小學信息科技編程教學中計算思維的培養

隨著5G時代的到來與AI技術的迅猛發展，計算思維作為信息科技學科的重要育人目標，已成為新課標核心素養的關鍵維度，并在教學實踐中備受重視。如何有效培養學生的計算思維，成為信息科技教學中的熱議話題。在小學信息科技教學中，編程學習活動是“重頭戲”，它不僅能為學生編程能力的發展奠定堅實基礎，也對學生的計算思維能力提出較高的要求。與此同時，編程教學活動還是信息科技課堂改革深耕的主要著力點。

編程教學是學生計算思維提升的關鍵路徑，然而在當前的教學實踐中，依然存在著一些問題，如技能導向、過程關注缺失、學生自主性受限等，這些問題阻礙了學生計算思維的發展，不利于學生編程水平的提升。基于此，本文立足于新課標視域，詳細論述了小學信息科技編程教學中培養學生計算思維的實踐原則與具體路徑，以期讓編程學習與學生的計算思維相輔相成、有機統一、相互促進，積極構建小學信息科技課堂新樣態，將核心素養教育目標落實到教學實踐之中。

一、新課標視域下小學信息科技編程教學中培養學生計算思維的實踐原則

（一）以生為本原則

在指向學生計算思維培養的編程教學活動構建中，教師應始終遵循以生為本原則，讓學生成為課堂的“主人翁”，在學習活動中有“主動權”，確保學生能夠立足于自身的思維生長點，促進編程能力與計算思維循序漸進地發展。以生為本原則要求教師在教學活動的各個環節都為學生預留出足夠的探究空間，無論是教學模式的設計、問題鏈的搭建，還是項目化學習的構建，都需要立足于學生的“最近發展區”，促進學生計算思維活動層層遞進地發展。

（二）問題導向原則

計算思維是問題解決過程中生成的思維活動，屬于高階思維，因此在教學活動的構建、任務的設計以及評價體系的創設工作中，教師都應遵循問題導向原則，將問題拋給學生，讓學生在解決問題的過程中實現思維能力提升。值得注意的是，教師設計的問題既要與學生的具體學習情況相契合，又要充分體現教學內容的本質。同時，在完成問題構建后，教師還需要思考“通過解決該問題，學生的計算思維能夠得到怎樣的發展”，以確保問題的針對性與有效性。

二、新課標視域下小學信息技術編程教學中培養學生計算思維的具體路徑

（一）堅持素養導向，優化教學模式，將計算思維滲透于課堂

在新課程改革的大背景下，讓學生的計算思維得到真正發展，教育工作者就需要順應由“知識本位\"轉變為“素養本位\"的發展趨勢，在關注學生知識與技能落實情況的基礎上，進一步調動并檢驗學生的思維發展成果。實現這一教學目標，教師就需要堅持以核心素養為導向，讓學生經歷一個具有自主性、探究性與漸進性的完整學習過程，將計算思維培養滲透于課堂教學的方方面面，在潛移默化中培養學生的綜合思維能力。

以Scratch編程教學活動為例，在傳統的教學實踐中，教師往往將教學重點放在程序設計語言的認識以及算法的描寫上，而忽略了教學活動中存在的計算思維生長點。也正因如此，在傳統教學中，學生看似能夠看懂并寫出正確的代碼，但是在面對具有挑戰性與創新性的問題時依然會束手無措，不知從何著手。究其根本，這一現象正是因為教師沒有在教學中給學生足夠的自主思考空間，導致學生不具備發現問題、分析問題、解決問題并歸納總結問題的實踐能力。

由此可見，要想讓學生真正掌握編程學習內容，計算思維的培養必不可少。因此，在日常教學中，教師應采用滲透式教學法，讓學生經歷“分析問題一算法設計一指令實現”的完整學習過程，讓計算思維的培養滲透于三個教學環節的始終。這一系列學習活動的有效開展需要以計算思維為基礎，是學生能夠實現理想學習效果的核心所在。在“分析問題\"的過程中，學生能夠全方位、多角度看待問題，為后續的“算法設計”指明方向，而“指令實現”則是解決問題的環節，離不開前兩個教學環節的穩固實施。可以說，讓學生的計算思維得到全面有效的發展，教師需要將計算思維融入各個教學環節，將計算思維的培養始終作為教學的重要任務與目標。

（二）遵循學習規律，構建問題鏈條，讓計算思維漸進性發展

由于小學生的思維能力尚處于發展階段，計算思維的培養面臨著一定的現實困境。基于此，教師在培養學生計算思維時需要充分考慮學生的學習與發展趨勢，尊重學生的學習規律，找到學生的思維生長點，并以此為基礎構建出具有層次性的問題鏈，引領學生的思維能力向更高階發展。在教學實踐中，教師需要確定教學內容的核心點，并將關鍵的知識技能轉化為聯系密切、層次分明的問題鏈，讓學生圍繞問題鏈進行由淺入深的思考，由質疑過渡到釋疑，逐步把握知識與問題的本質，豐富經驗，促進學生的全面發展。

在小學編程學習中，“密碼驗證問題”是一個經典問題，也是學生必須掌握的編程學習活動。在該教學內容中，教師可以從學生的認知基礎出發，結合其中的核心知識要點，設計出環環相扣的問題鏈條。

問題1：同學們，我們生活中智能手機的開機密碼是如何驗證的？

問題2：依據智能手機的開機密碼驗證過程，你能畫出程序流程圖嗎？

問題3：我們能否利用有限次循環與選擇結構，編寫出智能手機開機密碼的驗證程序？

問題4：在編寫該程序時，你遇到了哪些問題？又是如何解決的？

問題5：基于智能手機開機密碼驗證程序的編寫，你能嘗試編寫出智能門鎖的密碼驗證程序嗎？請談一談你的設計思路。

上述問題鏈以學生所熟悉的生活情境“智能手機開機密碼”作為學生的思維起點，讓學生能夠運用信息技術思維能力重新審視生活現象，并在此基礎上引導學生從自然語言過渡到程序流程圖，進一步過渡到程序語言。在該問題鏈的設計中，學生基于對生活經驗的深度思考，通過對問題的推理與分析，在實踐中總結出解決問題的一般性規律，并深刻理解了“有限次循環與選擇結構”，將這一知識體系合理遷移并運用到其他問題上，從而實現計算思維的循序漸進發展。

（三）創設教學情境，構建學習項目，推進計算思維遷移運用

項目化學習作為具有創新性與實效性的教學模式，在信息科技教學中備受關注。該教學模式的開展強調問題解決的實踐性，教師在構建學習項目時需要為學生創設出相對應的學習情境，提煉出核心問題以及大任務，并以大任務為基礎分解出子任務，將具象的內容抽象化，生成最終方案。可以看出，項目化學習的實踐應用在很大程度上與計算思維的培養過程高度契合。因此，教師應在此視域下，結合具體學情，統籌規劃項目化學習，促進學生計算思維的循序漸進、遷移運用。

以閩教版小學信息科技六年級上冊《趣味編程2：迷宮游戲》的教學為例，在構建項目化學習的過程中，教師首先需要明確教學目標，以目標為引領，為后續的教學活動設計奠定基礎（教學目標如表1所示）。

在教學目標的統領下，教師可以為學生創設出相

表1

表2

對應的學習情境，構建出真實的知識應用場景，從而激發學生的學習體驗感與代人感，活躍學生的思維，提高學生學習的主動性。在“迷宮游戲\"的項目化學習活動中，教師可以創設出如下學習情境：“同學們，老師想要設計一款電腦游戲，你們可以幫助老師嗎？老師想要將游戲的主角設定為一只小蟲子，這只小蟲子要穿越迷宮才能夠重返家園，要注意的是，小蟲子在穿越迷宮時不能碰到周圍的墻壁哦，現在我們開始用Scratch幫助小蟲子找到回家的路吧！”這一教學情境的構建讓學生在學習中身臨其境，明確了該項目學習中的大任務“設計一款‘小蟲回家'的迷宮游戲”，同時提煉出該項目學習中的核心問題——“如何讓小蟲子既能通過迷宮，又不會碰到墻壁”。在此基礎上，教師可以構建出項目化學習流程（如表2所示）。

（四）運用思維導圖，梳理學習流程，讓計算思維與實踐活動融合并發

由于編程學習活動的復雜性與計算思維的抽象性，所以為了降低學生的學習難度、提高學習效率，教師可以在教學實踐中運用思維導圖進行輔助，讓學生清晰、迅速地回顧思維過程，為后續的教學實踐奠定基礎。舉例而言，面對\"如何在Scratch程序中畫出正方形\"這一編程問題，教師可以先讓學生在白紙上手動繪制正方形，將自己實踐中的每一步進行記錄與分析，為后續的學習步驟奠定基礎。而后，教師可以引導學生基于真實的實踐過程，一一對應總結出思維導圖（如圖1所示），讓學生利用概念圖發展概括思維，進一步促進學生計算思維的有效提升。

圖1

三、結語

綜上所述，隨著新課程改革的縱深發展，在信息化時代的大背景下，培養學生的信息素養、提高學生的計算思維已成為信息科技教師關注的熱點話題。編程教學活動既是小學階段學生信息科技學習的“重頭戲”，又是促進學生計算思維發展的“沃土”，自然應該引起重視，不斷得到優化發展。基于此，在新課標視域下，教師需要遵循以生為本原則、問題導向原則，在教學實踐中通過滲透性教學、構建問題鏈、創設學習項目以及運用思維導圖等路徑，構建小學信息科技編程教學新樣態，順應新時代的育人目標。