小学信息技术课堂中学生计算思维培育策略

陈 辉

（厦门市湖里区教师进修学校，福建 厦门 3610 0 0）

计算思维由美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授于2006年3月首次提出，是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个大众知道问题怎样解决的方法。

2013年，南安普敦大学两位博士将计算思维内容概括为算法、评估、分解、抽象、概括五个方面；在计算思维行为呈现上，黄以真教授提出了：约简、嵌入、转化、仿真、递归、并行、预防、保护、恢复、冗余、容错、调度等外显性行为。当然，计算思维行为显现的内容很广，还有如：规划、计算、折中、启发式推理、建模、学习、海量数据等。因此，教师在计算机学科教学中加强计算思维的培育是基本的，也是必然的要求。那么，在如何在小学信息技术学科教学中，落实计算思维课程，达到培育小学生计算思维目的呢？

一、计算思维培育的目标导向策略

计算思维已经成为计算机学科核心素养重要组成部份，它是信息技术学科教学的核心目标之一。如何将计算思维融入具体的课堂教学三维目标是笔者当前进行课堂教学研究的重要内容。

在实践探究中，笔者将计算思维那些抽象的概念与教材相结合：笔者先领会教材中与计算思维内容相关的概念，理解其运行的方式，体验其所蕴含的思想方法。然后在教学设计过程中根据教材内容融入教学目标。

1.在知识目标中融入

在闽教版四年级《制作课程表》一课就可将概括、约简、转化、计算等具体的计算思维行为目标融入到教学目标中，教师通过下列表格比较就可以看出：知识目标的教学上已经实施融入计算思维行为培育；第一个目标笔者教学点是要求会将文字内容的表述形式转化为表格的形式显现，这就是为培育计算思维所设定的知识目标。

2.在过程目标中融入

教师在课堂上可以将计算思维的培育融合在教学的整个过程，帮助学生在学习过程中养成借助计算思维解决问题的习惯。比如在闽教版三年级上册的《管理文件》一课教学中，笔者不仅通过文件夹的属性教学让学生了解文件归类、分解，还让学生在复制与粘贴学习中理解保护、恢复的方法，从而培育计算思维。而且，在整个教学过程中我以文件管理的属性、归类、存储三种算法思维来贯穿这节课的知识目标，以海量数据形成的查找困难延伸出文件查找效率的调度、规划等作为课堂拓展，将计算思维的培育融合在教学的整个过程。

二、计算思维培育的教学内容导向策略

计算思维的核心是计算机科学与算法技术融合，计算思维的形成需要有计算机专业的课程基础。因此，在小学信息技术课堂教学的计算思维培育中，编程和机器人的教学内容对培育学生计算思维至关重要。

按厦门市的信息技术课程课时设置，只有三四年级有开设信息技术课，按教材内容也只有计算机基本操作、画图、网络搜索引擎、办公软件几项内容，学生无法学习到编程和机器人课程。因此，笔者对教材内容进行增删调整，在三年级下学期增设编程教学，四年级下学期增设机器人教学。

1.可视化编程教学

编程是计算机课程的核心内容之一，其蕴含的分析问题、解决问题的方法处处都用到算法，而算法正是计算思维的核心内容之一。根据小学生年龄特点，可视化编程软件必然成为编程教学利器，以Scratch为主的可视化编程教学有效培育了学生计算思维。

在运用scrach实现角色运动的教学活动中，就要学习平移、旋转，要理解坐标、循环等数学计算概念，即实现了计算、转化、递归等计算思维培育。再如设计猫抓老鼠游戏时，就要用到控制语句中的“如果”“那么”的条件判断，这样的判断在编程中运用非常广泛，它也是计算机解决问题的一种算法行为表现，通过算法培育了学生计算思维。

2.智能机器人教学

机器人课程是一门涉及自动控制、计算机、人工智能等方面的综合性课程。因此，在信息技术课堂教学中增加机器人课程，可以有效地培育学生的计算、嵌入、调度、规划、抽象、评价等计算思维。

在机器人教学中，学生从认识机器人到开展机器人仿真练习，从了解机器人的基本特征到机器人实体搭建规划、建模，从掌握机器人的结构到传感器的嵌入、计算、评价。在“巡逻机器人”课程学习中学生认识了RC软件编程平台。例如在机器人自动化的编程设计中学生对计算、顺序、循环、容错有了感性认识，在探究避障机器人、控温机器人、循迹机器人制作中，学生在硬件上就认识了传感器的嵌入和实验过程的评价，在软件编程课程中学会了算法的分支结构等计算思维。

三、计算思维培育的教学方法导向策略

计算思维融入教学中关键在于教师课堂教学方法的改进，计算思维的培育更多的是一种思维能力的培育，是教师从解决问题的角度出发强调计算思维行为呈现。如对分解、抽象问题的思路，对启发式推理、学习的探究等都是计算思维培育的有效教学方法。

1.启发引导式教学

计算思维培育不一定要改变教学内容，关键是教师教学方法的定位、选择与转化，这便需要运用启发式教学的方法来实现计算思维的培育。例如，《计算机组成》这节课中有计算机处理器的知识点教学，笔者的引导流程是：问题一：计算机双核与单核CPU差别是什么？答案：双核CPU性能更好、速度更快。问题二：有什么表现可以看出，答案：在计算机属性中查看处理器参数。问题三：“双核”与“单核”CPU怎么样更快？答案：计算机双核CPU同时运行当然比一个快。问题四：双核CPU运行过程中如何分配工作？答案：计算机中有调度算法进行分配。总结：调度是计算机内部最基本的一种安排工作原理，也是一种计算机运算程序，以后同学生可以运用调度方法进行解决问题。现在生活可以经常见到调度方法运用，如去商场购物时先到结账窗口的人可以先买单出商场，教师也常教同学们考试过程中对容易、简单的问题优先进行解答等。

以上问题启发引导教学中，问题二和问题四是需要师生讨论，在教师主导下才能形成答案的。在这样的问题式启发引导的教学过程中，其启发、引导过程本身也是计算思维的培育过程。

2.任务探究式教学

任务驱动和任务探究是信息技术教学中的常用教学法，这样的教学方法也可以有效的培育学生计算思维。

比如在课堂中笔者以一个学生比较熟悉的“猪猪侠”形象，让学生创编一个简单的动画小故事。学生通过规划、脚本、角色、场景等设计，并对故事的顺序进行事件的触发，学习了算法、序列、并行，同时也学会了概括、抽象、评估等计算思维的运用。

总之，计算思维的培育还有很多策略和方法有待研究、开发，如基于教学方法策略的计算思维培育有主题项目式教学，基于教学目标融入策略有计算思维能力培育的情感目标等；此外，在跨学科融合上的计算思维培育也是今后可以进一步研究的方向。