“算法”驱动：由“问题”到“计算思维”

卫静洁

摘要：计算思维是面向学生未来发展的核心素养之一。这种思维能力，会帮助学生推进各学科的学习，能帮助学生获得适应他们终身发展所需的知识与能力。作者提出，教师要想在信息科技课堂上有效培养和提高学生的计算思维能力，可以以“算法”为驱动，将逻辑思路教清，将方法技巧教实，将活动过程教活，真正实现学科育人。

关键词：算法；计算思维；信息科技

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）14-0071-03

“算法”是计算思维的核心要素之一，以“算法”为驱动的信息科技课堂能够使学生在思维层面和能力层面得到有效提升。那么，教师如何将“算法”落实到课堂中呢？下面，笔者结合《画正多边形》一课展开探索。

教清，将逻辑思路摆在“A位”

在教学中，教师可以以“情境”为引擎，以“经验”为抓手，以“问题”为钥匙，帮助学生分析问题，理清思路，从而更好地理解学习过程，提高分析问题、解决问题的能力。

1.以“情境”为引擎

小学阶段学生的思维具有情境性。在教学中，教师可以将思维隐匿于情境中，使学生在情境中意识到问题的存在，激发学生的思维力，让学生在情境中主动分析问题、理清思路、构建知识，潜移默化地发展计算思维。

例如，画正三角形、正四边形、正五边形看似简单，但对小学生来说，用程序来实现是有一定难度的，因为涉及数学中正多边形函数的基础知识。因此，笔者基于学生身心发展的规律，以课堂为“舞台”，以数字化设备为“道具”，以学生为“主体”，创设了“亡羊补牢”的故事情境，将画正多边形的思维方式隐藏在农夫修建的羊圈中，引导学生化身“小农夫”，真正地动手去体验围正方形、正三角形和正五邊形羊圈的方法，使知识点变得形象化、情境化和思维化。

2.以“经验”为抓手

借助其他学科的知识经验与问题建立联系，是培养小学生计算思维的重要切入口。在编程教学中，需要学生具备一定的数学概念。因此，在教学生画正多边形时，笔者在解决问题时引导学生运用数学思维，发现可以通过旋转来调整农夫面向的方向，并从数学的角度观察问题、分析问题，最终攻破难点、解决问题。在这个过程中，培养了学生的计算思维。

3.以“问题”为钥匙

基于问题的驱动让学生发现问题，抓住问题关键，是培养小学生计算思维的有效手段。因此，教师要帮助学生发现问题，从而引发学生积极思考，将学习引向深处。例如，在《画正多边形》一课中，认识“画笔”模块的相关控件是基础知识。所以，笔者首先隐藏了“画笔”模块的相关控件，并提出疑问“为什么你们的农夫只是走了一圈，并没有用线围起来”，进而引导学生观察教师的脚本和自己脚本的不同之处，让学生感受到“画笔”模块相关控件的重要性。其次，通过提问“这些控件有什么作用”，引导学生明白“清空+将画笔的大小设定为+将画笔的颜色设定为+落笔+抬笔”五个基本步骤既是平时画画的顺序，也是程序画图的初始化脚本，当使用“落笔+移动”控件时就能在舞台上画出线条，为接下来的学习打好扎实的基础。最后，通过三个“能不能”，层层设问、层层递进，让学生在画正方形、正三角形和正五边形中发现问题，抓住问题的关键。

教实，让方法技巧居于“B位”

1.借助多媒体，呈现形象化

编程知识是比较抽象的，对小学生来说只凭想象很难完成形象的理解，而把抽象的知识变得通俗易懂，多媒体技术是一个有效的突破口。教师可以借助演示文稿中丰富多彩的画面、动听悦耳的声音、形象逼真的动画将知识点内容以学生乐于认知、易于吸收的方式直观呈现。

例如，在讲授《画正多边形》一课时，为了让学生清晰、明白地理解农夫旋转的角度到底是什么，笔者借助演示文稿中生动形象的动画，清晰展示农夫从一个方向旋转到另一个方向的角度，是正多边形的一边与另一边的延长线组成的角，这个角是正多边形的外角，外角=平角-内角，跳出学生的思维定式。在搭建完正方形、正三角形和正五边形的羊圈后，笔者又借助演示文稿中清晰直观的表格，将旋转角度、边数和重复次数一一呈现，学生通过观察、比较就能发现旋转角度与边数之间、重复执行次数与边数之间的规律。

2.依据大数据，找准着力点

小学生的思维形式正处于从具体形象思维到抽象逻辑思维的转变阶段，在解决问题时，往往由于不能分析问题的逻辑关系，而找不出解决问题的关键点。这就要求教师依托大量的数据，让学生观察、比较、发现，逐步引导学生从具体形象的事物中找到规律，培养学生的数感，帮助学生掌握自主思考、主动探索的学习方式，训练学生解决问题的能力。

例如，在讲授《画正多边形》一课时，当农夫要求搭建正八边形羊圈时，由于正八边形的函数知识超出了小学生的认知范畴，他们并不知道正八边形的一个内角是多少度，因此无法求出外角的度数，问题也无法解决。于是，笔者借助表格将正方形、正三角形和正五边形的旋转角度、边数和重复次数一一呈现，引导学生依托“大数据”去发现每一组数据之间的联系，如“重复次数=边数”“旋转角度=360°/边数”，再引导学生将画正多边形的方法归纳为一个通用模式，最后通过模式的应用找到更多数据之间的关系。

3.利用流程图，提供可视化

流程图是信息科技学科运用得最为广泛的思维可视化工具。在教学中，利用思维导图帮助学生梳理知识点，将学生识别问题到形成方案的全过程思维显性化呈现出来，加深学生对知识的理解与记忆，是一种非常实用的方法。

例如，当学生面对画正方形、正三角形和正五边形束手无策时，笔者借助流程图，以体验活动的方式帮助学生展开分析。笔者带领学生化身小农夫，通过动手实践，引导学生清楚地用语言将围羊圈的过程描述下来，然后让学生将逻辑关系以图形化的形式呈现出来，帮助学生进一步理清思路，走出学习困境。在整个过程中学生可以轻松地将想法数字化，并在了解更多信息后随时进行修改。最后，笔者引导学生抓住流程图中的关键字词，帮助学生快速定位对应的脚本，将事情的描述语言转化为程序设计语言，这样，搭建脚本就顺理成章了。

流程图使事情的发展过程图形化、可视化，帮助学生分析出了旋转角度、边数和重复次数的知识结构，理清了逻辑关系。流程图的使用，提高了学生的思维品质和自主探究的能力，大大促进了学生计算思维的发展。

教活，让活动过程居于“C位”

信息科技教学的实质是培养学生的计算思维，使学生学会用计算思维思考和解决问题。因此，在信息科技教学中，教师要为学生提供锻炼计算思维的契机，通过设置丰富的教学活动，将计算思维融于课堂，激发学生的认知冲突，让学生从对照课本一点点摸索到超脱课本，从“困惑”到“了解”，从简单的“搭积木”到别出心裁的“创作”，真正学有所得。这样，课堂就会形成“分析中生智+质疑中发现+创造中解疑”的良性循环，实现学生的真学、真思、真练、真会，促进学生计算思维的深度发展。

1.分析中生智：唤醒计算思维

在教学中，教师要有意识地引导学生分析一些典型问题，从而培养学生应用所学知识分析和解决问题的能力。

例如，在利用“画笔”模块的相关控件画正多边形时，笔者先带领学生一起分析正方形的画法。通过角色代入，让小农夫在体验中理解知识，“悟”出方法。这样，学生对画正多边形的方法就有了初步的认知，接下来在让学生尝试画正三角形和正五边形时，他们就能将实际问题与刚刚所学的画正方形的知识联系起来，正确地分析问题，抓住解决问题的关键，提高学习效率。

2.质疑中发现：巩固计算思维

在教学中，经常有一些看似“不走寻常路”的学生，他们提出的一些问题似乎脱离了教学的正确答案，但有时，这些提问和疑问却能够引发课堂的大讨论，引发学生更好地思索问题。

例如，当搭建完正方形羊圈时，就有学生提出“正方形的稳定性不太好，不还是容易被狼撞破吗？”的质疑。于是，笔者紧紧抓住这一点，启迪学生聚焦问题“什么形状的羊圈稳定性好呢？”，并展开讨论，学生汇报“正三角形羊圈比较牢固”，所以就请学生为农夫搭建正三角形羊圈。但在搭建的过程中，又有学生提出“正三角形围得范围太小了，圈不了那么多羊”，那怎么办呢？通过探究和发现，学生决定为农夫搭建正五边形的羊圈。从正方形羊圈到正三角形羊圈再到正五边形羊圈，学生层层深入，对画正多边形的方法有了更深的理解，甚至发现了画正多边形的通用模式。

3.创造中解疑：提升计算思维

创造力是挖掘新事物的一种能力，它可以把学生的思维提升到一个新的高度，是学生发展中一种不容小觑的能力。因此，在课堂中，教师要帮助学生掌握事物的本质特点和联系，让学生从不同的角度去理解，使其系统化并达到融会贯通的程度，这样学生才能及时提取知识，灵活应用知识，生成更多精彩的“答案”。

例如，当学生发现画正多边形的通用模式后，他们就开启了创造之旅。他们为农夫搭建正七边形羊圈、正十边形羊圈、正三十六边形羊圈……学生在轻松、自由、民主的学习氛围中，产生了好奇心，萌发了求知欲，孕育了创新的意向和行动，他们开始思考能不能为农夫搭建圆形羊圈。通过不断的试验和探索，学生发现“由于舞台是固定的，当边数越来越多，边长固定不变时，画出来的图形就会变形”，并最终发现“当边数越来越多，边长越来越小时，画出来的图形就接近于圆形”。这样，学生的计算思维就得到了提升，创新素养也得到了发展。

总之，算法就像一把钥匙。算法驱动的课堂，能看见思维，助力成长；算法驱动的课堂，强调学科实践，实现学科育人；算法驱动的课堂，让每一个学生都能从“问题”走向“计算思维”。

参考文献：

[1]熊璋.重核心素养 育数字人才—义务教育信息科技课程标准解读[N].中国教育报，2022-05-11.

[2]徐亚梅.分析中生智，质疑中发现，創造中解疑—论小学数学深度思维培养的三个步骤[J].新课程导学，2022（03）：93-94.

[3]杨男才.基于计算思维的高中信息科技《算法与程序设计》教学探究[D].上海：上海师范大学，2013.