小学信息技术教学实施策略研究之计算思维的培养

陈永存

【摘 要】随着大数据、人工智能技术的普及和应用，计算思维能力已经成为新时代数字公民必须具备的基本能力之一，也成为国内外教育领域的研究热点。本文从领悟计算思维概念、有效问题链设计、设计生活化的学习任务和程序算法交流四个方面阐述基于计算思维培养的小学信息技术教学实施策略。

【关键词】计算思维;信息技术教学;教学策略

计算思维作为信息技术学科核心素养之一，是当前中小学信息技术教学普遍关注的热点，也是小学信息技术教学活动开展的重要组成部分。计算思维培养融入信息技术课程将成为教学发展的新常态，成为教学的重难点。

对于一线信息技术教师的实际课堂教学而言，如何利用信息技术培养具有计算思维能力的学生，如何着力围绕信息技术学科教学实际，让学生的计算思维得到强化和发展，是新时代每一位信息技术教师面临的新挑战与新问题。本文将从领悟“计算思维”概念入手，结合Scratch编程教学实践，针对计算思维到底如何培养的问题，展开深入探究。

领悟计算思维概念是有效培养学生计算思维能力的前提

2006年，美国卡内基·梅隆大学周以真教授提出了计算思维（Computational Thinking）的定义。周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。2017年教育部颁布的《普通高中信息技术课程标准》中提出，计算思维是指个体运用计算机科學领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。

根据以上的定义，我们可以这样认为：计算思维是人的思维，是人类的一种对于问题求解的方法和途径;具备计算思维的学生，在信息活动中，就能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据;通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案;总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。对学生来说，他们拥有了计算思维之后，就可以把一个复杂的问题，利用一定的系统得到完美解决。

有效问题链设计是培养学生计算思维能力的重要教学策略

随着新课程改革的持续深入，使得信息技术学科教学无论是教学观念还是教学方法均需要进行创新。课堂提问是最为常见且行之有效的教学方法之一，建立在课堂提问基础上的问题链又是一种新型教学方法。它强调将一个个存在联系的问题当作贯穿课堂教学的线索，在串联信息技术知识的同时，又对学生的能力进行锻炼，最终提升教学效率。问题链中的问题是结构性的、相互联系的，是从易到难、从简单到复杂的，是层层递进、环环相扣的成序列的问题。问题链设计的优劣直接关系到课堂教学的效益与学生计算思维能力的培养效果。

教师应根据教学需要，紧紧围绕核心知识点，突出教学问题的基本内涵，充分体现问题的多样性、逻辑性、创新性，设计一系列科学、有效的教学问题。在教学问题链设计中，问题与教学目标之间、各个问题之间的逻辑具有内在一致性，问题难度应有层次，既能体现知识发展的阶段性，又能符合学生的认知规律;既让学生充分经历知识的发生与发展的过程，又在一个个问题解决的过程中，让学生的计算思维能力得到有效训练。因此，在实际信息技术课堂教学中，教师应当结合教学实际来进行问题链的设计。设计问题链的目的是将核心知识点转换为联系紧密、层次鲜明，具有启迪性、开放性、挑战性的一系列问题，引导学生围绕问题链展开积极思考与探究，激发学生产生一种解决问题的渴望;促使学生在问题的引导下，展开更深层次的思考，能够让学生的计算思维经过由浅入深的思考过程，使学生亲身经历质疑到释疑的过程。学生借助问题的展开，逐步探究问题的本质，有效帮助学生掌握核心知识，提升探究能力，丰富学习经验，提高学习效率;从而进一步提升学生的计算思维能力，最终促进学生的全面发展。

如在北京义教版教材Scratch编程单元，在讲授“智能手机密码验证”一课时，教师从本课的核心知识点有限次循环与选择结构入手，进行了如下问题链设计：谁能说一说生活中智能手机开机密码是怎样验证的？依据智能手机开机密码验证过程，你能画出程序流程图吗？想一想，如何利用有限次循环与选择结构，编写智能手机开机密码验证程序？在编写智能手机开机密码验证程序时，你遇到了什么问题？是怎样解决的？你能用今天所学知识，设计编写智能门锁密码验证程序吗？并说出设计思路。

综观以上的问题链设计，实现了纵向引领，环环相扣，层层递进;做到了从易到难、从简单到复杂，先从最简单的问题入手，再提出一系列问题引导学生从自然语言过渡到程序流程图，再从程序流程图过渡到程序语言。问题链的设计，让学生进入深度思考的学习活动中，通过对问题的分析与推理，总结归纳出一般性的规律，从中找到解决问题的方法，最终实现编写程序代码解决智能手机密码验证问题。与此同时，在“发现问题—提出问题—分析问题—解决问题”的过程中，帮助学生架构“已知”与“未知”之间的“桥梁”，建立合理的知识结构，使学生真正理解有限次循环与选择结构，并能够正确应用有限次循环与选择结构编写程序解决生活问题。教学中，随着一个个问题的解决，学生的计算思维也得到了有效培养。

设计生活化的学习任务是培养学生计算思维能力的有效方法

“源于生活，融于生活，用于生活”，生活化的信息技术课堂尤为重要。在小学信息技术 Scratch 教学的过程中，为了培养学生的计算思维，教师在“以学生发展为本”的教学理念指导下，合理地将小学信息技术课程的知识点与学生的实际生活结合起来，设计生活化的学习任务，让学生将学到的知识应用到生活实际，给学生创设“学中用”“用中学”的学习情境，引导学生从生活中发现信息技术、学习信息技术。在利用信息技术解决生活问题的过程中，借助生活常识去理解抽象知识，通过生活知识的迁移，建构新知识，在进行大胆尝试与不断创新过程中，使学生逐步建立解决实际问题的方法，知道如何将信息技术应用到日常学习和工作中，从而有效培养学生的计算思维能力。

如在北京义教版教材Scratch编程单元，教师设计“模拟电饭锅工作过程——制作倒计时程序”一课时，以学生全面发展为出发点，从学生身边的智能电饭锅生活场景出发，设计三个不同层次的生活化学习任务。任务一是“利用角色信息傳递——模拟电饭锅预约、煮饭、保温，各种灯交替显示工作状态”，学生通过分析电饭锅红、绿、黄灯的工作状态，体验角色传递信息的过程，感受程序内部角色的功能和作用，学习角色间广播消息的发送与接收。任务二是“使用变量——模拟电饭锅的倒计时显示”，学生在分析电饭锅倒计时程序工作过程中，理解变量的概念、体会变量的作用，从而培养了学生解决实际问题的能力。任务三是“编写程序——模拟电饭锅的预约煮饭工作过程”，学生通过分析倒计时程序设计思路，梳理流程图，了解程序结构，根据实际需要选择命令搭建脚本程序。三个任务层层递进、环环相扣，有效地激发学生的兴趣和主观能动性;学生在生活知识的迁移过程中，建构了新知;在大胆尝试与不断创新过程中，形成了新的技能。

程序算法交流是培养学生计算思维的主要途径

教师如何才能做到有效实施程序算法交流呢？我认为应做到七要：一要着力创建互动讨论学习空间;二要积极搭建展示交流的平台;三要注重学生思维的启发与激励;四要让学生敢于提问、大胆质疑，充分展现自我;五要鼓励学生说出自己的思考过程，主动分享自己的观点;六要引领学生面对同一问题，进行共同思考与讨论，探索不同的求解算法和路径，拓展求解思维视野，真正做到取长补短，互相借鉴;七要让学生在思想碰撞与认知冲突中，发现问题，在问题分析中学会思考，在思考过程中产生新的见解，在解决问题过程中，内化知识，形成深度认知，从而使学生的计算思维能力得到有效培养。

计算思维能力是信息技术学科核心素养中的重要组成部分，是抽象、螺旋上升的思维活动，是学生必须具备的基本能力。在小学信息技术课堂组织教学过程中，教师应该主动担负起计算思维能力培养的重任，转变教学理念，努力探索有效培养学生计算思维能力的途径，进一步优化教学策略，使学生在信息技术课堂教学中，逐渐养成良好的计算思维习惯，不断提高计算思维能力，以满足未来信息社会发展的需要。

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