試論小學(xué)信息技術(shù)課堂學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)

鄭秋月

【摘要】我國(guó)教育信息技術(shù)迅速發(fā)展，在教育信息化2.0時(shí)代的推動(dòng)下，小學(xué)信息技術(shù)教育課程應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)地注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)和計(jì)算思維。這也是時(shí)下小學(xué)信息技術(shù)編程課堂的終極目標(biāo)。通過(guò)編程課程，可以轉(zhuǎn)變小學(xué)生的思維方式，提高小學(xué)生在生活中解決問(wèn)題和思考問(wèn)題的能力，并最終實(shí)現(xiàn)將問(wèn)題量化和抽象化。這在一定程度上提高了小學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的編程學(xué)習(xí)，使得學(xué)生的核心能力得到提升、計(jì)算思維得到提高。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)教育;信息技術(shù);計(jì)算思維

現(xiàn)實(shí)生活中，解決一個(gè)問(wèn)題可以從多個(gè)角度展開(kāi)分析。著名學(xué)者周以真提倡計(jì)算性思維角度。她認(rèn)為，計(jì)算性思維角度囊括了數(shù)學(xué)性和工程性思維，而在這兩種思維模式下，抽象話語(yǔ)是核心。2006年，周以真曾在文章《計(jì)算思維》（Computational Thinking，或稱計(jì)算性思維）指出，計(jì)算性思維實(shí)際上是一個(gè)過(guò)程，一個(gè)能簡(jiǎn)明抽象地描述問(wèn)題后將其解決過(guò)程呈現(xiàn)為一個(gè)信息處理的過(guò)程。小學(xué)階段學(xué)生的思維發(fā)展不成熟，換言之，小學(xué)階段是培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的關(guān)鍵時(shí)期。但是，目前國(guó)內(nèi)課堂并未有行之有效的方法去實(shí)踐培養(yǎng)。而通過(guò)開(kāi)展信息技術(shù)課堂的手段來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，不失為一種好辦法。

一、小學(xué)信息技術(shù)課堂上學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的重要意義

核心素養(yǎng)是中小學(xué)教育非常關(guān)注的熱點(diǎn)話題。核心素養(yǎng)中極為重要的一點(diǎn)就是學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。目前，在中小學(xué)生的教育過(guò)程中，為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和學(xué)習(xí)能力，多個(gè)國(guó)家都普遍在實(shí)際的課程教學(xué)中融入計(jì)算思維的教學(xué)和實(shí)踐。以我區(qū)中小學(xué)為例，小學(xué)4-6年級(jí)才開(kāi)設(shè)信息技術(shù)課，傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂模式是“老師講，學(xué)生學(xué)”，形式枯燥單一，教學(xué)缺失趣味性，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)，不僅僅是學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的電腦操作，而是要變被動(dòng)學(xué)為主動(dòng)學(xué)，培養(yǎng)信息思維。

第一，培養(yǎng)計(jì)算思維可以提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性。在信息技術(shù)課堂上培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，要求教師要以高效培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為教學(xué)目標(biāo)，要備好每一課。這樣，在課堂開(kāi)展過(guò)程中，就可以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維為核心進(jìn)行教案和教學(xué)內(nèi)容的書(shū)寫(xiě)和計(jì)劃，設(shè)計(jì)緊密環(huán)節(jié)，從而影響學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，提高學(xué)生課堂的參與度。

第二，培養(yǎng)計(jì)算思維可以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力?？梢哉f(shuō)，在信息技術(shù)課堂上培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，也就是在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)性思維及工程性思維。通過(guò)信息技術(shù)課程對(duì)編程的學(xué)習(xí)，學(xué)生開(kāi)始接觸計(jì)算思維。利用先進(jìn)信息技術(shù)工具，能更好地教會(huì)學(xué)生使用工具，培養(yǎng)學(xué)生更快捷、更高效解決問(wèn)題的能力。計(jì)算性思維的培養(yǎng)有利于學(xué)生從問(wèn)題實(shí)際出發(fā)，在將問(wèn)題進(jìn)行抽象化理解的基礎(chǔ)上，找到解決問(wèn)題的辦法

二、小學(xué)信息技術(shù)課堂上學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的方法

計(jì)算思維的核心是計(jì)算機(jī)科學(xué)與算法技術(shù)融合，因此，計(jì)算機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)課程是培養(yǎng)計(jì)算思維的重要途徑。我區(qū)小學(xué)目前4-6年級(jí)全部采用粵教A版教材，四、五年級(jí)主要講授鼠標(biāo)鍵盤與辦公軟件的應(yīng)用，Scratch編程課程于六年級(jí)上學(xué)期才進(jìn)行開(kāi)設(shè)。但是，對(duì)于小學(xué)低年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們?cè)谌昙?jí)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時(shí)就已開(kāi)始從平面圖形的學(xué)習(xí)慢慢遷移到了立體圖形的學(xué)習(xí)。這也意味著學(xué)生的思維方式由具體向抽象遷移，顯然對(duì)于信息技術(shù)課的安排，也不再拘泥于教材版本。針對(duì)于此情況，我們采取將課本知識(shí)點(diǎn)用活動(dòng)單元的形式整合，從四年級(jí)下學(xué)期開(kāi)始就開(kāi)始滲透編程教學(xué)。

（一）注重編程興趣的培養(yǎng)

不同于以往以技能傳授和知識(shí)掌握為核心的傳統(tǒng)編程教育，時(shí)下的編程教育更多的是關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展以及學(xué)生思考問(wèn)題的思維模式培養(yǎng)。這導(dǎo)致學(xué)生只能在某一實(shí)例中學(xué)會(huì)單一技能，并不會(huì)遷移到后續(xù)學(xué)習(xí)以及綜合運(yùn)用，以至于部分學(xué)生存在脫離編程環(huán)境后無(wú)法找到解決問(wèn)題切入點(diǎn)的情況，并且學(xué)習(xí)興趣日趨下降。

計(jì)算機(jī)科學(xué)協(xié)會(huì)認(rèn)為，“計(jì)算思維”是解決問(wèn)題的一個(gè)過(guò)程，它包含很多的內(nèi)容和特征。以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為核心要義，能讓學(xué)生更快打消畏難情緒，認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性。“興趣是最好的老師?！庇?jì)算思維是每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)必備的能力。計(jì)算思維被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)科學(xué)家們用來(lái)解決不局限于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一系列問(wèn)題的思維技能的總和。計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)一樣，側(cè)重點(diǎn)在于解決問(wèn)題的方法和思維習(xí)慣的養(yǎng)成，而非工具的使用以及使用編程工具進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。也就是說(shuō)，編程可以從教學(xué)、學(xué)習(xí)表達(dá)等方面對(duì)個(gè)人計(jì)算思維進(jìn)行評(píng)估。計(jì)算思維的教育最早可追溯到上世紀(jì)80年代的一項(xiàng)以開(kāi)發(fā)兒童的思維和技能為目標(biāo)的編程開(kāi)發(fā)工作?，F(xiàn)如今，我們?cè)谛畔⒒逃龝r(shí)代提倡計(jì)算思維，也是因?yàn)槭艿竭@一工作的啟發(fā)。在過(guò)去的十年，計(jì)算思維不局限于簡(jiǎn)單的計(jì)算，其在定義和要素上得到了擴(kuò)展，更多的強(qiáng)調(diào)協(xié)作和創(chuàng)新。當(dāng)前，一個(gè)擁有計(jì)算思維的人被認(rèn)為能夠創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)行跨學(xué)科創(chuàng)新研究。計(jì)算思維是一個(gè)有知識(shí)、有能力的公民想要在STEM工作中取得成功的關(guān)鍵。對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，圖形化的編程，最易培養(yǎng)他們對(duì)編程的興趣，特別是將編程知識(shí)整合后的活動(dòng)單元，以簡(jiǎn)單易模仿的小游戲吸引學(xué)生注意，從而激發(fā)他們參與的興趣。將純粹的理論知識(shí)以游戲活動(dòng)的方式向?qū)W生傳授，寓教于游。這種簡(jiǎn)單易上手的方式，學(xué)生很快在課堂上通過(guò)親自實(shí)踐掌握相關(guān)知識(shí)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的欲望。

（二）注重思維遷移，在實(shí)例中鍛煉計(jì)算思維能力

我們既然在課堂中加入了“核心素養(yǎng)”的教學(xué)目標(biāo)，就要求教師在日常教學(xué)中融入能夠培養(yǎng)計(jì)算思維的相關(guān)例題，訓(xùn)練學(xué)生思維遷移，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算知識(shí)的掌握，研究可行的教學(xué)方法。例如，在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂，“雞兔同籠”一直是比較經(jīng)典的例題，解題方法有很多種。因而，我們需要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從不同角度進(jìn)行問(wèn)題的觀察和解決，從而學(xué)會(huì)選擇最優(yōu)解法。這些我們沒(méi)有留意到的計(jì)算方法，其實(shí)在日常生活中經(jīng)常用到。如，學(xué)生們和家人一起去買菜時(shí)，通常會(huì)碰到有不同方法購(gòu)買優(yōu)惠的情況，這就需要學(xué)生通過(guò)計(jì)算思維進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比，以達(dá)到最優(yōu)惠性價(jià)比的目的。

回到信息技術(shù)課堂，在編程課中，有一章節(jié)的內(nèi)容是演奏音樂(lè)。起初只有一段演奏音節(jié)時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)個(gè)代碼積木直接累加起來(lái)了。當(dāng)給學(xué)生一整首歌的時(shí)候，很多音節(jié)是一樣的。此時(shí)，如果從頭到尾還采取一行行累加的話，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。這時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課本內(nèi)容進(jìn)行思考，找尋快捷辦法。學(xué)生很快就會(huì)找到書(shū)本上提示的方法。但是，僅限于此案例。如果遇到其它的樂(lè)曲，當(dāng)樂(lè)器不再單一，篇目變長(zhǎng)，該如何去做？教師需要引導(dǎo)學(xué)生從單一書(shū)本案例遷移到實(shí)例當(dāng)中，并且學(xué)會(huì)主動(dòng)思考，形成“凡是學(xué)過(guò)的課例，都要會(huì)有個(gè)疑問(wèn)：有沒(méi)有其它方法呢？”這樣的思維。

（三）注重計(jì)算思維過(guò)程培養(yǎng)

算法思維、評(píng)估、分解、抽象和概括等五個(gè)方面共同構(gòu)成了計(jì)算思維，每一個(gè)方面都缺一不可，也可以說(shuō)這五個(gè)方面構(gòu)成了計(jì)算思維的全過(guò)程。算法思維，適用于小學(xué)生。因此，教師應(yīng)注重培養(yǎng)小學(xué)生的理工科思維，包括計(jì)算能力、辯證思維能力等，注重系統(tǒng)性的理工科培養(yǎng);分解則是指將大問(wèn)題化為小問(wèn)題，將整問(wèn)題化成分問(wèn)題，這就要求教師帶領(lǐng)學(xué)生，將問(wèn)題進(jìn)行主線和次線的梳理，使整個(gè)復(fù)雜又龐大的問(wèn)題呈現(xiàn)出清晰的脈絡(luò)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的清晰有序解決。如，在實(shí)際的數(shù)學(xué)解題過(guò)程或辯論比賽中，擁有清晰的邏輯思維的學(xué)生，總是能在理解問(wèn)題大致框架的基礎(chǔ)上，以最快的速度將問(wèn)題進(jìn)行拆解并提出論點(diǎn)。同樣，在實(shí)際的編程學(xué)習(xí)中，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)后，遇到問(wèn)題時(shí)能夠?qū)⑵淝逦崂沓鰜?lái)，列出解決的辦法和每一步的操作步驟。在這樣一個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)邏輯思維的鍛煉。抽象，則是一種空間想象能力，計(jì)算性思維其實(shí)也是想象力的主體，在訓(xùn)練計(jì)算性思維的過(guò)程中免不了要鍛煉想象力，面對(duì)實(shí)際問(wèn)題，如何將它想象成貼合實(shí)際的問(wèn)題，從而尋得更易解決的辦法。如，在實(shí)際的Scratch編程學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)隨機(jī)數(shù)后，將它遷移應(yīng)用在彈球游戲當(dāng)中。學(xué)生需要根據(jù)實(shí)際生活打乒乓球的場(chǎng)景，抽象地將它應(yīng)用在這個(gè)游戲當(dāng)中。通過(guò)抽象思維，學(xué)生可模擬在彈球游戲當(dāng)中，球遇到接球板跟墻面是如何反彈的。

概括是計(jì)算性思維培養(yǎng)的最后一面。總而言之，經(jīng)過(guò)前四個(gè)過(guò)程，概括對(duì)學(xué)生的整體性思維和嚴(yán)密的邏輯思維提出了很高要求，要求學(xué)生對(duì)已知問(wèn)題的現(xiàn)有解決辦法進(jìn)行概括，找出最優(yōu)解決方法，為以后碰到相似問(wèn)題概括出最優(yōu)解決方法。注重計(jì)算思維全過(guò)程培養(yǎng)，是通過(guò)信息技術(shù)課堂培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的潛在要求。

（四）注重計(jì)算思維與實(shí)踐創(chuàng)新相互促進(jìn)

實(shí)踐出真知。我們對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，最終是希望其能夠知行合一，落實(shí)到現(xiàn)實(shí)生活中。計(jì)算思維的培養(yǎng)不僅僅是要學(xué)生面對(duì)問(wèn)題時(shí)會(huì)積極尋找解決辦法和制訂合理的解決方案，還要求培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，在觀察中善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，做生活的有心人。培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，從信息技術(shù)課堂轉(zhuǎn)向生活實(shí)際，可促使學(xué)生保持對(duì)未知的好奇以及問(wèn)題解決的成就感，教會(huì)學(xué)生將計(jì)算思維運(yùn)用到生活實(shí)踐當(dāng)中去。例如，有的學(xué)生在平時(shí)生活中發(fā)現(xiàn)，將衣服晾曬在外面的時(shí)候，有時(shí)會(huì)遇到刮風(fēng)和下雨，因來(lái)不及回家及時(shí)收衣服，導(dǎo)致衣服被淋濕或者吹掉。這時(shí)，學(xué)生就會(huì)思考有沒(méi)有什么辦法能避免這種令人頭疼的事情發(fā)生。經(jīng)過(guò)計(jì)算思維過(guò)程，抽象模擬，學(xué)生利用感應(yīng)器制作了智能衣架晾曬桿，完美解決了這個(gè)問(wèn)題。實(shí)踐中的問(wèn)題可以通過(guò)計(jì)算思維進(jìn)行解決。同樣，在實(shí)踐創(chuàng)新中也能鍛煉計(jì)算思維。

三、小學(xué)信息技術(shù)課堂上學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的展望

學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)信息技術(shù)處理工具和常用辦公軟件的初步掌握是開(kāi)設(shè)小學(xué)信息技術(shù)課堂的基本要求。除此之外，計(jì)算思維也是學(xué)生素養(yǎng)中的重要一點(diǎn)。目前，在培養(yǎng)中小學(xué)生計(jì)算思維的過(guò)程中，信息技術(shù)課堂仍以課堂教學(xué)為主，課外實(shí)踐延伸為輔，最終以實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)前，對(duì)通過(guò)多元或跨學(xué)科方式培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的探究是我國(guó)小學(xué)信息技術(shù)教育的發(fā)展方向。在小學(xué)教學(xué)階段，樹(shù)立不同的培養(yǎng)目標(biāo)，再輔之以不同的教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)，能夠?yàn)樾畔⒒鐣?huì)培養(yǎng)一批人才。

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責(zé)任編輯? 陳紅兵