基于计算思维培养的小学信息技术教学实践探究

柳晶娜

摘要：计算思维是信息技术学科的核心素养之一，培养学习者的计算思维是培养信息社会所需创新人才的充分条件，同时也是成为高信息素质人才的必要条件。但目前而言，就“如何培养学习者计算思维”这一问题还没有明确提出行之有效的方法。基于以上现象，本文在相关理论的指导下，针对如何培养小学生的计算思维进行了教学模式设计，并将之应用于教学实践证明了其有效性，最后陈述了基于编程的计算思维培养的教学模式的作用及意义，以期可以为小学生计算思维的培养提供新的视角和参考，为信息技术课程教学研究添砖加瓦。

关键词：编程;计算思维;教学设计

一、引言

2006 年美国卡内基·梅隆大学的周以真教授在计算机权威期杂志上指出：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，它包括了涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。自周教授提出计算思维的概念以后，计算思维越来越受到国内外计算机界的关注，各个领域的专家都已将计算思维的作用推向了一个新的高度。我国2017年所出的小学信息技术课程标准也提到了计算思维这一概念，并明确提出，要把计算思维列为学科的核心素养之一。培养学习者的计算思维是培养信息社会所需创新人才的充分条件，同时也是成为高信息素质人才的必要条件。因此在小学展开计算思维能力培养，能为其将来成为信息社会所需创新人才提供有力保障。

二、如何培养小学生的计算思维

我们到底应该怎样培养小学生的计算思维呢？ Scratch图形化编程是小学生非常喜欢的一门课程，其自身所具备的趣味性能吸引学生的注意力。如若能将之与计算思维的培养有效结合，利用编程将计算思维渗透给学生，或将是促进学生计算思维培养的途径之一。

三、基于计算思维培养的教学实践

实验对象：本次教学实践对象为天津市滨海小外小学一部五年一班学生，本班学生共39人。认知上学生已基本认识Scratch 2.0软件里的十个指令模块，大多学生能在课上完成教师布置的任务;心智上此阶段的学生自制力不强，学习的自主性不高，对教师的依赖性较高。对于 Scratch 课程的学习还处于模仿阶段。产生集体荣誉感的同时也会产生个人的荣誉感，因此会有竞争的意识。学习特点上他们对感兴趣的知识能投入更多的精力，但自主创新的意识比较薄弱。

（一）教学目标

能结合人工智能实例，感知人工智能的的含义和意义，从人工智能发展的里程碑式的实例（AlphaGo）创设导入情境，通过井字棋的补充程序了解程序编写步骤，编写恰当程序，控制模块，能根据程序变化，合理调整模块与修改完善程序。通过流程图的使用，帮助理清思路，培养良好的编程学习习惯，掌握逻辑“与”逻辑“或”的关系，并和编程语言对接，完成学习任务，提高创造性地解决问题的能力。

（二）教学重点

由于本课主要是让学生能够应用流程图设计和程序编写实现人机对弈的功能，因此我将本课重点确定为流程图设计和编程逻辑关系“与”、“或”的设计。

（三）教学难点

因为编程灵活性强，对学生逻辑思维能力要求也高，同时宏观上提高学生对人工智能的应用进行深刻认知，所以我将本课难点确定为编写逻辑程序和了解人工智能深刻内涵。

（四）教学策略

情境创设法、自主探究法、小组合作法

（五）教学过程

1.创设情境，激趣导入

（1）教师二分铃播放事先录制的阿尔法狗与李世石对弈事件视频。

（2）学生体验五子棋智能对弈程序，谈感想。

（3）教师提出疑问：人工智能真的比人类强大吗？

2.任务分析，明确思路

（1）教师让学生体验待补充的井字棋程序，引出本课任务：完善井字棋程序。

（2）學生补充程序流程图，明确程序思路。

3.任务实施，深度研习

（1）学生讨论人机对弈的24种进攻以及防守情况。

（2）学生根据棋盘坐标重新设置程序进攻与防守的参数，完善程序。

4.知识内化，测试运行

（1）学生测试运行完善好的程序。

（2）回答课堂初始提问，理解人工与智能之间的关系。

5.概念总结，融合提升

教师引导学生理解并总结人工智能的概念。

笔者从实践结果分析，实施基于游戏化教学的计算思维培养的课堂教学所得教学效果还是很明显的。测验的过程中，笔者也发现学生课后解决问题的思路普遍较为清晰，甚至有些学生能用到计算思维相关的一些方法去解决问题。

四、结语

综上所述，计算思维的本质是自动化和抽象的，是难以通过传统教学方式渗透给学生的。笔者认为如果教师能够打破传统教学模式，将计算思维通过编程化的方式融入到课堂教学中，是解决“如何培养学生计算思维”问题的一个突破口。图形化编程将激发学习动机放在重要位置，体现了以人为本的教学思想，为学习者提供了一个平等、自由的学习环境。图形化编程能将深奥难懂的理论和抽象的逻辑推理方法，形象、直观地呈现给学生，让原本枯燥乏味的编程变得如游戏般有吸引力。所以笔者认为，将图形化编程应用于小学学信息技术课堂中培养学生的计算思维，如果得以恰当实施，必能取得良好的教学效果，为小学学信息技术课程教学改革开辟新道路。

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天津外国语大学附属滨海外国语学校