小学信息科技编程教学中计算思维的培养

吕鑫

随着信息科技的快速发展，编程教学逐渐成为小学信息科技教学的重要内容，旨在培养学生的计算思维，提高学生解决问题的能力。计算思维是一种以计算机科学为基础的思维方式，包括抽象、建模、算法设计、问题解决等能力。而小学信息科技编程教学是培养学生计算思维的重要途径，在小学信息科技编程教学中，培养学生的计算思维具有重要意义。教师应根据教学内容和学生的实际情况布置不同层次的学习任务，让学生在完成任务的过程中发展计算思维。

一、小学信息科技编程教学中培养学生计算思维的意义

（一）培养小学生的信息素养

信息素养是信息化社会中人们必备的素质，包括信息获取、信息处理、信息评价和信息创新等方面的能力。编程教学是培养小学生信息素养的重要途径之一。通过学习编程，学生可以掌握一种新的信息处理工具，提高信息获取和处理能力。同时，编程教学还可以培养学生的逻辑思维能力和数学思维能力，有助于学生更好地理解和应用所学知识，提高获取、理解、评估和利用信息的能力。此外，信息科技编程教学让小学生通过学习编程语言和使用编程工具了解计算机的基本原理和基础知识，并通过编程让学生学会利用计算机解决问题，提高信息素养。这种学习过程还能培养学生的信息搜索和评估能力，使他们更好地获取和利用信息。

（二）培养学生抽象建模能力，激发学生的创新意识

计算思维的核心是抽象建模，它是一种将现实问题转化为计算机可处理的形式化模型的能力。在编程教育中，教师通过引导学生观察、分析、归纳和概括等方式，将实际问题转化为计算机可处理的模型，如数学模型、算法模型等。同时，编程教育还可以通过项目实践和团队合作等方式，培养学生的团队协作能力和创新精神。信息科技学科中的计算思维是一种通过抽象建模、系统思考和算法设计来解决问题的思维方式。在信息科技编程教学中，学生需要将现实生活中的问题抽象化，用计算机语言表达出来，并设计算法解决问题。因此，在训练的过程中能够培养学生的抽象建模能力和逻辑思维能力。此外，学生在编程过程中常常需要面对各种问题和挑战，这一过程有助于培养学生的抽象思维能力和创新能力，激发学生的创新意识。

（三）促使学生形成良好的思维习惯

计算思维是一种科学的思维方式，包括问题的分解、抽象、建模、算法设计等步骤。在编程教育中，教师引导学生解决问题，能够有效培养学生的计算思维习惯。同时，信息科技编程教学注重学生的思维过程和思考方式。学生需要进行问题分析、逻辑推理、算法设计等活动。通过编程培养学生良好的逻辑思维意识，提高学生的问题分析能力和解决能力。此外，编程需要学生与他人合作解决问题，有利于培养学生的沟通交流能力，这种良好的思维习惯不仅有助于增强学生的创新意识，还对其学科学习有积极影响。

二、小学信息科技编程教学中培养学生计算思维的原则

（一）基于学生层次开展教学

小学信息科技编程教学是培养学生计算机思维和解决问题能力的重要途径。小學生的认知能力和学习能力在不同年龄段有所不同。因此，信息科技编程教学应根据学生的学习习惯进行个性化教学。教师可以根据学生的学习特点设置各种不同的编程任务，确保教学内容适合学生的认知水平。同时，每个学生的编程基础并不相同，教师应根据学生的不同层次制定相应的教学计划和教学方法。对于初学者，教师可以从基础编程概念和技能开始教授，如变量、循环、条件语句等；对于有一定编程基础的学生，教师可以引导他们深入研究特定领域和编程语言，如Python、Java等。此外，教师可以根据学生的兴趣和特长，采取多样化的教学模式，以满足不同学生的需求，并根据学生的学习意愿设计不同难度的编程问题，循序渐进地提升学生的编程能力。

（二）针对问题进行深度分析

坚持引导学生学会深度分析编程问题十分关键。编程不仅是学习语法和语言，更重要的是学会分析和解决问题。因此，在小学信息科技编程教学中，教师应鼓励学生针对问题进行深度分析，而不只是简单地找出问题的解决方法。学生需要学会思考问题的背景和原因，分析问题的本质和关键点。通过深度分析，学生能够更好地理解问题，找到更高效的解决方案。同时，深度分析能够培养学生的逻辑思维和问题解决能力。比如，教师可以引入一些实际的编程案例，让学生了解问题的背景和要求，然后通过讨论，找出解决问题的最佳方案。此外，教师可以让学生自主设计程序，培养他们的创新应用能力。

（三）多角度看待编程问题

编程往往涉及多个领域的知识点，教师在培养学生计算思维的过程中，应坚持引导学生从多个角度看待编程问题。例如，在解决编程问题时，教师可以引导学生从算法、数据结构、优化等多个方面进行思考。同时，编程问题往往有多种解决方法，而每种方法都有其优缺点。学生需要学会比较和评估不同的解决方案，并从中选择最适合的方法。此外，教师可以让学生了解不同编程语言和框架的优缺点，进而培养他们选择合适工具和技术的能力。还应鼓励学生尝试不同的解决方案，培养他们的创新思维和实践能力，而多角度看待问题能够培养学生的创新意识，激发他们对编程的兴趣和探索欲望。

三、小学信息科技编程教学中培养学生计算思维的方法

（一）创建教学情境，激发计算思维

教师可以根据教学内容和学生的实际情况创建与生活、学习密切相关的教学情境，引导学生运用计算机科学的基础概念进行问题求解，培养他们的计算思维。教师可以设计与学生生活相关的场景，引导他们运用信息科技编程知识来解决问题。例如，在泰山版小学信息科技第6册第一单元《三维造型初体验》教学中，教师可以创建一个制作小猪储蓄罐的情境，引导学生运用Scraino软件设计三维造型。在制作过程中，学生需要运用计算机科学的基础概念，如坐标、角度、形状等，进行问题求解，实现储蓄罐的三维造型设计。同时，教师可以让学生利用编程语言创建简单的三维模型。学生需要运用计算思维理解坐标系、旋转、缩放等概念，通过编程实现自己想象中的三维模型。这样，创造生动有趣的教学情境可以激发学生的兴趣，培养他们的计算思维和问题解决能力。

（二）布置学习任务，发展计算思维

1.构建问题，发现式引导。

教师在教学中可以设计一系列有趣而具有挑战性的问题，引导学生通过探索和实践来解决问题，从而让学生亲身体验问题的发现和解决过程，培养他们的主动学习能力。因此，教师可以布置一些具有启发性的学习任务，引导学生发现问题、分析问题、解决问题。例如，在泰山版小学信息科技第6册第三单元《开发手机应用－手机指南辨方向》教学中，教师可以引导学生开发一个手机应用，根据用户的行进方向和位置变化实时更新地图上的方向标志。在开发过程中，学生需要运用计算机科学的基础概念，如方向、位置、地图等，进行问题求解，实现手机应用的开发。同时，教师可以布置不同类型的学习任务来发展学生的计算思维。比如，引导学生编程一个手机应用，通过手机传感器获取方向信息，并在屏幕上显示方向指示。这一任务需要学生分析问题、设计算法，运用条件语句、循环语句和传感器编程等知识，进而培养他们的逻辑思维和创新意识。

2.设计作业，自主式巩固。

课程结束后，教师需要布置一些与学习内容相关的编程作业，并让学生独立完成。通过自主式巩固，学生可以回顾所学的知识，培养自主学习能力和自我管理能力。因此，教师可以根据学生的学习情况设计一些具有挑战性的作业，让学生在自主巩固的过程中发展计算思维。例如，在泰山版小学信息科技第5册第3课《几何图形“旋”美丽》教学中，教师可以布置一个绘制复杂图形的作业，让学生在自主式巩固的过程中掌握Python编程语言的基础知识和绘图技能。在完成作业的过程中，学生需要运用计算机科学的基础概念，如绘图、颜色、形状等，进行问题求解，实现复杂图形的绘制。同时，教师可以设计一系列的作业任务，让学生根据不同的要求来绘制图形，比如，利用循环和条件语句来绘制花朵、动画效果等。这些任务不仅能够巩固编程知识，还能有效提高学生的设计能力和问题解决能力。

（三）尝试程序编写，提升计算思维

教师可以引导学生尝试编写程序，通过操作式实践提升他们的计算思维。在编程过程中，学生需要运用计算机科学的算法、数据结构、编程语言等基础概念进行问题求解，实现程序的编写。例如，在泰山版小学信息科技第5册第8课《时针转动巧设计》教学中，教师可以引导学生学习使用Scraino软件创作动画故事，通过人物动作的描绘和细节设计，培养学生的计算思维。学生需要运用Scraino软件的模块化编程方式，进行时钟指针的分解与设计，同时需要进行动画效果的测试，这一过程中学生要不断尝试、实践和优化程序。教师应引导学生使用编程工具创设指针转动游戏。首先，学生要设计时针形状并了解时针转动的基本指令。其次，学生可以通过编写程序来控制时针转动。在这一过程中，学生需要思考如何将转动抽象为代码，了解编程的逻辑和语法。比如，学生可以使用Scraino图形化编程工具，将不同的转动块拖拽到代码区域，然后根据需求调整参数，从而培养观察问题、分解问题、抽象问题和实施解决方案的能力，提升计算思维。

（四）互相交流，完善计算思维

小学信息科技编程教学需要学生与学生、学生与教师之间的良好互动，从而营造良好的课堂教学氛围，激发学生的探索欲望。因而，教师可以组织学生互相交流，通过举一反三、思考式探索完善他们的计算思维。在交流过程中，学生可以分享自己的思路，同时学习同学的经验，从而拓宽自身视野和思维方式。此外，教师应鼓励学生制作小游戏、动画或者模拟应用等创造性的编程项目，以激发学生的创造力和想象力，并要求他们运用计算思维来解决问题。

例如，在泰山版小学信息科技第4册第三单元《体验智能技术——声音图像变文字》教学中，教师可以引导学生使用语音识别技术将声音转换为文字，并使用图像识别技术将图像转换为文字。在学习过程中，学生可以互相交流自己的使用体验，探讨不同技术之间的优缺点，从而不断完善自身的计算思维。此外，教师可以引导学生使用Python编程工具编写程序，调用语音识别API，将录制的声音转换为文字，并带领学生尝试朗读故事、提交问题等不同的语音输入，体验编程学习过程中的乐趣。教师应引导学生思考如何使用编程来调用智能技术，并将其应用于实际生活中。通过收集和分析转换后的文字数据，学生能够了解语音识别的原理和应用，从而切实提升分析问题与解决问题的能力、培养评估解决方案的意识，完善计算思维。

（五）总结知识，巩固计算思维

在信息科技教学过程中，教师应引导学生总结知识，通过反思和评论式分析巩固计算思维。在总结过程中，学生回顾学习过程中的思路和方法，加深对知识的理解，同时发现自身的不足之处，并加以改进。例如，在泰山版小学信息科技第6册第三单元《开发手机应用——变身钢琴奏音乐》教学中，教师可以引导学生学习使用Python或Scraino等编程语言开发手机应用，通过变身钢琴奏音乐的方式培养学生的计算思维。学生需要运用所学知识进行手机应用的开发、测试与优化，最终实现变身钢琴奏音乐的功能。在此过程中，教师可以引导学生总结手机应用开发的基本流程，加深学生对知识的理解，而学生也可以发现自身的不足之处，并加以改进。同时，教师可以引導学生利用App Inventor移动应用开发工具，开发一个手机应用，将手机变成钢琴，并奏出音乐。学生学习编写程序，将触摸屏幕的手势转化为音乐音符，并通过手机扬声器播放出来。这样，学生通过实践操作、总结分析来逐步理解音符与编程代码之间的对应关系，并学会思考如何设计用户界面和处理用户输入，进而逐步培养问题建模、算法设计和系统实现能力，巩固计算思维。

四、结语

总而言之，在小学信息科技编程教学中培养学生的计算思维具有重要意义。培养学生的信息素养、抽象建模能力和创新意识，促使学生形成良好的思维习惯，有助于提高学生的综合素质和适应未来社会发展的能力。因此，小学信息科技教师应注重培养学生的计算思维，不断优化教学方法，为学生提供更好的学习支持，并引导学生实践操作、思考探索和反思总结，培养他们的创新能力和实践能力。