关于小学信息技术编程教学中计算思维培养的探讨

【摘要】信息化技术的高速发展不仅为我国创造了新的信息社会环境，也要求人们需要具备一定的信息化思维，这样才能够更好地认识世界。小学信息技术编程教学不仅需要培养学生的编程能力，还要提高学生的计算思维能力。基于此，文章首先介绍了计算思维以及Scratch软件的概念和意义，随后针对具体教学情况提出相关教学设计原则，最后根据各项实践流程开展教学活动，并对现有教学活动存在的不足加以讨论。

【关键词】小学信息技术；编程教学；计算思维；探讨

作者简介：时小明（1982—），男，江苏省常州市武进区湖塘桥实验小学。

新课改提出小学需要培养学生的计算思维作为全面提升学生核心素养的关键点。在信息化高度发展的时代，无论是学习、生活等都离不开计算机技术。可以说，未来发展需要人们具备一定的计算机技能及计算思维。本文基于Scratch软件分析如何能够在信息技术编程教学活动中提高学生的计算思维能力。

一、计算思维概述

计算思维由美国计算机科学家周以真在2006年提出。计算思维的本质是利用计算机的思维方式解决问题并理解人类行为，计算思维的特点是抽象化与自动化。从实际教学角度来看，教师需要通过针对性的教学方式将小学生培养成具有较强读写及计算能力的人。计算能力在人们日常生活中应用的领域较多，也是人们思维认知发展必不可少的能力［1］。

计算思维可以从六个角度分析其特征。第一，计算思维的重点并不是要求学生学会某种编程语言，或者提高编程能力，而是要求学生在有一定编程基础的情况下尝试利用计算机的思维方式解决问题。第二，计算思维并不是学生认知发展的全部，只是学生提升自身综合能力的一部分。第三，计算思维学习过程中应避免学生过于强调像计算机运作方式一样去思考某些问题。第四，计算思维是基于计算机特定的某些程序或者软件功能概括而来。第五，计算思维的学习不仅需要学生具备一定的计算机基础或编程能力，更需要学生具备一定的数学思维，这样才能将数学思维与工程思维进行融合，从而更好地理解计算机。第六，学生不仅需要在课程中培养自己的计算思维，更要将计算思维运用到实际生活中。计算思维不仅是解决问题的基本工具，在未来更是促进时代发展的重要推动力［2］。

二、Scratch软件在小学信息技术编程教学中的意义

随着计算机的不断发展，计算思维成为人们理解问题的重要工具。近些年来，我国小学信息技术编程教学逐步将培养学生计算思维作为教学重点目标，如何通过实践的方式检验学生计算思维能力的培养是教学评价的重要思考。Scratch软件是一个简单易上手并且适合8岁以上儿童学习的编程软件，其不仅为学生提供可视化的编程环境，还将复杂生涩的程序代码转化为一个又一个方块，便于学生进行拼接。对于大多数小学生而言，这款软件具有颜色分明的可视化模块，只要他们具备一定的语言理解能力和思考能力就可以根据教师的需求组合出代码块。同时，这款软件也将代码块与动画、故事，甚至是游戏结合在一起。学生可以根据自己天马行空的想象，利用拼接组合或重构代码块的方式创造出属于自己的成果。在此学习过程中，学生能够有效锻炼自身解决问题的能力，还能够改善思维认知，以此在脑海中建立基础的计算思维模型［3］。

三、Scratch软件教学情况研究

学生的计算思维能够反映学生是否真正理解计算机科学的基本思想。但从实际教学情况来看，有些教师过于注重培养学生的信息技术操作能力，忽略了学生计算思维的培养，使得学生在学习过程中缺乏应有的思考［4］。因此，小学信息技术编程教学不仅需要为学生提供有关信息技术的教学知识，还需要培养学生独立分析问题、解决问题的能力，也就是培养学生的计算思维［5］。

四、基于scratch编程的小学生计算思维培养课堂教学设计原则

教师在设计教学环节的过程中需要基于教学目标，以及构建主义理论体系等相关概念进行设计。教学活动中应充分体现自主探究及合作探究的特征，这样才能够为培养学生计算思维创造一定的条件。因此，教师在小学信息技术编程教学活动设计环节需要遵循以下几个原则。

（一）引导学生创设学习情景

为了更好地促进学生探究教学问题，教师需要注重学习环境的创设。在实际教学过程中，教师需要结合教学内容及教学方向，要求学生主动创设学习情景，通过这种方式帮助学生在脑海中构建知识体系模型，以此促使学生在后续学习期间利用scratch编程软件提高自身计算能力，形成计算思维。以“勇者迷宫”这一游戏活动为例，教师需要结合该游戏需求，要求学生根据自身认知亲自创设游戏规则。学生需要画出迷宫中形形色色的通道，以及主角和各种道具的初始位置。在此期间，教师需要着重观察每一名学生在设计迷宫及游戏规则时的学习动机，了解学生是否能够准确掌握本次活动开展的重难点。

（二）以学生为中心

教师应基于学生实际学习能力开展教学活动。由于小学生之间存在较大的个体差异性，倘若教师不能以学生为中心开展教学，那么很可能会出现教学活动与学生知识接收能力不匹配的情况［6］。例如部分学生在设计勇闯迷宫游戏期间往往会遇到难以控制主角前后左右移动的问题，少数学生还会遇到主角碰到迷宫墙壁难以退回的问题。教师需要针对学生群体遇到的各种学习问题，进行有针对性的分析，也可引导学生结合某一答案通过举一反三的方式解决其他问题。如教师可为学生讲解主角如何向前行走，并要求学生结合问题解决思路设计主角向左、向后和向下移动的控制策略。以学生为中心开展教学，教师再通过积极引导和监督的方式，能够有效调动学生在教学活动中的积极性［7］。

（三）自主研究与合作探究相结合

教师需要基于构建主义学习理论，以自主研究与合作探究相结合的方式开展教学。从实际教学角度来看，教师需要充分调动学生的学习热情，以便让学生开展自主研究。例如，教师可为学生创设一个学习背景，引导学生探究某一教学问题，随后再将这一问题与重点教学目标联系起来，并让学生以小组为单位开展合作探讨并进行实践。教师需要时刻观察学生的学习变化，以此来分析该教学活动是否能够帮助学生养成良好的思维习惯以及解决问题的能力。以游戏“碰撞”为例，教师在教学活动开展期间，需要引导学生仔细探究“当主角与墙壁或其他物体碰撞时，应该采取哪种措施控制主角的移动？”此时教师需要将学生划分成多个学习小组，要求每个学习小组通过构建流程图的方式解决此问题。每个学习小组中，一部分学生负责流程图框架的设计，一部分学生负责设计内容，剩余学生将流程图内容应用到游戏中，检查此流程、操作是否正确。最终学生会得出正确答案：每输入一次行走指令后，主角的Y坐标值都需要增加一位。随后需要判断主角是否碰到迷宮墙壁，倘若碰到，则需要确保Y的坐标值-1；倘若没有，Y的坐标值需要+1。

（四）多维度评价

多维度评价能够有效保障教师可以根据以往教学实践情况，更好地设计出符合学生认知发展规律、提高学生思维能力的教学内容。教师不仅要对学生整体学习能力变化进行评估，还需要通过多元化的方式对学生在各个教学环节设计中的表现进行评估。评估结果应与教学课程开展过程相结合，这样才能够为学生提供更高质量的教育内容［8］。例如教师需要着重观察学生利用流程图设计Scratch模块期间，能否采用正确的学习思路编写游戏代码，能否从时间复杂度以及游戏功能等层面重新审视程序代码，并通过调试的方式优化程序；能否在与其他同学沟通交流的过程中解决运动方向、角度调整以及运动速率等问题。通过对上述情况的观察，教师可最终评判每一名学生的问题解决能力、发散思维能力及团队合作能力。

五、基于scratch编程的小学生计算思维培养实践流程

（一）教学计划

以“火柴人跳舞”游戏为例，本次课的主要教学任务是引导学生通过造型变换的方式实现角色的动画效果。该过程是制作动画与游戏的基础，也是学习Scratch的重要课程。相比于静态图画软件，学生需要探究如何采取多元化措施将角色“动”起来，以及为了配合角色动画，如何对舞台背景、颜色变换进行设计的相关内容。

（二）教学实施

教学实施主要分为三个小节，首先是导入环节，其次是教学过程，最后是课堂小结。

教学导入：为帮助学生理解火柴人跳舞的动画，教师首先需要利用互联网平台为学生播放一段现代街舞的表演视频，随后向学生提问该街舞视频中的特点，如表演者肢体动作变化、音乐和画面背景等内容。教师可以将学生划分成多个学习小组，并要求每个学习小组中的组员分别从动作、音乐及舞台效果等多个维度出发分析街舞的特点，思考探究在创作火柴人街舞表演期间可能会遇到的各种问题。由此引入本次课的任务，让学生利用Scratch软件亲自设计街舞表演。

教学过程：在此期间，教师需要帮助学生明确学习思路以及学习重点。火柴人跳舞的动画需要至少有一个火柴人在不停地展示跳舞动作，同时也需要在不同时刻表演出不同的舞蹈造型。学生要确保能够利用自己的鼠标与键盘，控制火柴人跳舞。为了进一步渲染舞台氛围，学生还需要设立一个舞台背景，并在舞台中设计一定的灯光特效。灯光特效应与火柴人舞步同步变换。在角色造型设计期间，教师需要重点关注每个学生的学习过程，如学生能否创建一个Scratch模块，并将其命名为角色一火柴人，或者学生在绘制角色的过程中，能否以角色一作为目标，通过复制粘贴修改的方式绘制出造型1、2、3等；在控制程序脚本编写期间，教师需要着重关注学生能否根据角色一代码区搭建脚本；在外观模型中能否依次选择下一造型模块分别进行调试；在控制模块中能否利用重复执行模块将下一造型模块进行包裹等。教师需要不定期对学生群体进行巡视指导，并找到成果完成度较高的学生，将其作品展示给其他同学。此外，教师还需要观察学生在舞台灯光特效设计，以及同步控制程序脚本设计中的学习状况，如学生在舞台灯光特效设计期间，能否自主设计舞台背景并选择控制模块编写舞台的脚本程序，能否将控制模块设置成键盘的上下左右控制键并写入颜色特效增加相关代码，能否将脚本中的火柴人动作与舞台特效进行同步等。

课堂小结：为观察学生计算思维能力的形成，教学期间教师可要求学生填写“学会了”评价表，在该评价表中学生需要详细阐述各种脚本场景的设计策略。例如学生需要在评价表中书写“将重复执行模块、特效增加25模块以及等待0.5秒模块融入‘被点击’模块中，以此确保使用者点击命令时便能够增加舞台特效”。教师通过上述方式能够观察学生在实践期间的各模块设计思路，促进学生计算思维能力的发展。

（三）教学活动存在的不足以及未来发展方向

编程教学方式仅仅是通过程序开发的途径来培养学生的计算思维。但计算思维是一种包含众多內容的全面思维能力，其不仅仅需要学生对于各项教学环节都能够做到符合相关标准，还需要学生基于各种教学内容做出科学性的分析。这一过程需要大量的学习时间，并且也跟学生自身综合能力有关［9］。但从实际情况来看，计算思维的教学过程往往会受到学生自身学习能力的限制，或者因学校教学实力或教学环境不足而无法得到充分落实。因此，在有限的课堂教学时间内深入发掘学生的计算思维能力，并将计算思维用于日常教学以及实际生活中的有效策略还有待进一步研究与考查。

结语

综上所述，在小学信息技术编程教学中，要想培养学生的计算思维，教师需要结合学生自身学习情况以及学校教学基础设施展开分析，再以个人探究与合作探讨相结合的教学方式开展教学活动，最后再通过多元化的调查方式观察学生的学习情况，得出较为全面的学习情况评价。

【参考文献】

［1］赖杨志.基于计算思维能力培养的小学信息技术教学探索：以图形化编程教学为例［J］.教育信息技术，2021（05）：78-80，27.

［2］江林璇.试析小学信息技术编程教学中计算思维的培养［J］.百科论坛电子杂志，2021（18）：45.

［3］沈陵江.小学信息技术编程教学中计算思维的培养［J］.互动软件，2021（04）：2696.

［4］罗川兰，张川，邓江华.小学生计算思维培养：以“吃火锅”编程教学为例［J］.中小学信息技术教育，2021（04）：61-63.

［5］杨煌华.小学信息技术编程教学中计算思维的培养［J］.新教育时代电子杂志（学生版），2020（35）：131.

［6］陈晨.基于计算思维培养的小学Scratch编程教学探讨［J］.基础教育论坛，2021（20）：71-72.

［7］张金桥.如何在小学信息技术scratch编程中培养学生的计算思维［J］.科普童话·新课堂（上），2021（06）：71.

［8］李素卿.编程热潮，计算思维情归何处？：聚焦计算思维在小学编程教学中的落实问题［J］.中国信息技术教育，2021（14）：45-47.

［9］李少芳.基于Scratch编程教学的小学生计算思维培养实践研究［J］.考试周刊，2021（12）：3-4.