基于计算思维培养的探究式教学策略研究

黄雪微 汪振兴

【摘 要】计算思维作为一种日常生活中常用的思考方式，在问题解决过程中有重要的意义。随着信息化的不断推进，数字化进程的不断发展，在信息技术教学中教师也越来越关注学生计算思维的培养。为此，教师要构建科学的教学体系，运用多种教学手段，开展多样化的计算思维训练活动，使学生养成良好的计算思维习惯，不断提高计算思维能力。

【关键词】可视化编程 计算思维 教学策略 探究式学习

一、引言

计算思维是《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》中信息科技学科的核心素养之一，是个体运用计算科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动，在学生创新意识和实践能力培养方面起着不可估量的作用。随着Scratch编程的全面开展，通过趣味编程来培养学生的计算思维成为大家探究的焦点。在小学信息科技编程教学中，教师也越来越关注如何采用合适的教学策略培养学生的计算思维。

二、小学信息科技编程探究式教学的重要作用

探究式教学的指导思想是在教师的指导下，学生作为活动主体，学生能自觉、积极地进行探索，掌握解决问题的方法和步骤，研究客观事物的本质和属性，发掘事物发展的起因和事物间的内部联系，从中寻找规律，并形成自己的概念。探究式教学应用于小学信息科技编程课堂具有以下积极作用。

（一）落实学生学习主体地位

新课标中强调了学生的主体地位和探究的重要作用。探究式教学中，教师把原来需要教师讲解、演示的时间还给学生，在教师的指导、组织和支持下，让学生主动参与、积极探索，培养其自主学习和解决问题的能力，充分发挥学生的主观能动性，落实学生学习的主体地位。

（二）促进学生间互助合作

“探究式”教学的核心是“探究”，因此在教学中教师指导学生开展自我探究，在探究中发现问题，通过学习和小组合作解决问题并掌握知识和技能，才是最重要的。游戏编程对小学生来说难度有些大，学生个人进行自主探究，耗费的时间比较长，进行合作探究可以更好地提升学习效率，从而构建高效课堂。小学信息科技课程探究式学习中，小组的互助合作能够发挥最大效能，培养学生的合作意识，提高小组合作探究的能力。

（三）增强学生的创新意识

在探究式学习模式中，教师在课堂中积极鼓励学生交流，让其各抒己见，产生思维碰撞，更加全面地了解知识。在信息科技课堂中的探究式学习，交流并不局限于学生之间的交流，更重要的还有学生和教师之间的互动交流，在交流中不断地丰富自己的知识，有利于激发学生的创新思维，增强学生的创新意识。

三、探究式教学促进学生的计算思维发展的优化策略

（一）创设情境，激发学习兴趣

良好的教学情境能激发学生的学习兴趣。在信息科技教学中，教师可以为学生创设真正的问题情境，让学生感觉问题有趣，在生活中遇到类似的问题时能够学有所用，学生就会有目的地学习。以“猫抓老鼠”这一游戏活动为例，教师需要结合该游戏需求，让学生通过体验游戏，由游戏入手，了解游戏规则。学生在玩游戏的过程中产生兴趣，提高学习动机，对游戏有初步的感知，为分析游戏奠定基础。

（二）巧设探究任务，将探究式学习落到实处

探究式教学的核心就是要改变传统的机械学习、死记硬背的现状，倡导学生主动参与、乐于探究的学习方式，在学习知识的同时，培养学生获取知识的技能，提高探究未知事物的能力。在“猫抓老鼠”一课中，教师发放探究卡，要求学生首先完成“设计思路分析”，按照探究卡上的任务对游戏进行整体分析。学生对设计思路进行分析后，继续探究后面的问题，按照探究卡上的任务指引，对角色进行详细分析，分析“猫”和“老鼠”这两个角色的功能、运动方式、交互方式等。学生按照自己的思路用流程图或文字表示出来，认识到解决同一问题可能会有多种方法，将游戏功能分析这一任务分解为可实施的一系列步骤。

（三）自主探究和合作探究相结合

在信息科技教学中，教师可以指导学生在独立探究的基础上，围绕探究的核心问题，分组开展合作学习，最后再进行集体交流。学生只有经过自主学习、思考和实践，才能形成自己的见解，在合作探究中交换观点和做法，进一步完善、丰富自己的观点和看法。根据小组合作探究，学生思考如何将问题分解成更小的部分，并尝试找到解决每个问题的方法，为后续的操作降低难度。在教学过程中，教师对学生遇到的新模块进行适当的点拨和讲解，主要是针对学生自主探究编程设计的思维。学生在小组合作中，结合新旧知识，通过比较操作效果，优化自己的作品，在操作中分步骤解决各个小问题，从而实现了整体问题的解决。教师鼓励学生与小组同伴进行合作，共同解决问题，相互提供反馈和支持，引导学生思考多种可能性，而不是只考虑单一的答案，鼓励学生大胆尝试。

（四）重视成果展示，开展多元评价

在探究式教学中，每个学生都想展示自己的成果，所以开展多元评价对激励学生自主探究学习、提高教学质量有十分重要的作用。最后的成果展示环节，是对整个学习与创作过程进行反馈。在展示分享时，学生自主选择表达方式和呈现形式，可以激发他们的创造力和自信心。接着由其他同学对作品进行点评，侧重从作品的设计思路、创意亮点或可改进、拓展的设计点等方面进行点评。展示和点评过程也能帮助学生更深入地理解所学知识，巩固自己的学习成果。教师点评可以促进学生针对自己在学习中存在的问题和不足进行反思，并有针对性地改进。整个环节使学生开阔了视野，拓展了思维，启发他们思考和探究，学生的计算思维能力、逻辑思维能力及创新创造意识得到提高。

四、小学信息科技探究式编程教学的计算思维培养实践流程

（一）教学计划

以“猫抓老鼠”游戏为例，本节课的目标是引导学生通过体验游戏观察游戏角色的功能，学会结合角色的功能分析应用到的脚本，串联新旧知识编写用按键控制角色的游戏脚本，学生需要设计多个角色脚本，实现有趣的游戏交互效果。

（二）教学过程

教学过程主要分为五个小节，分别是体验游戏、分析游戏功能、分析游戏脚本、小组合作编写游戏脚本和交流与分享。

1.体验游戏

让学生体验“猫抓老鼠”游戏，可以激发学生的学习热情，让学生感受游戏的各种功能和交互方式，为接下来的分析环节奠定基础。这一环节不需要花费太长时间，让学生快速体验，防止影响课堂环节的有序开展。

2.分析游戏功能

学生体验游戏后，对游戏的功能进行分析。在这一阶段，教师为学生发送探究指引，学生首先根据探究指引中的“设计思路分析”模块，分析游戏中有哪些角色，游戏整体的设计思路是什么。接下来绘制流程图，完成探究指引中的具体问题，分析每个角色有哪些动画、功能和交互。这一阶段是由学生以小组合作形式完成，根据探究指引上的问题自主探究，设想实现这些功能的方式。

3.分析游戏脚本

通过对游戏体验和游戏功能的分析，学生对游戏脚本设计有了初步的想法。接下来让学生整理资料，自主分析脚本解决问题，将游戏的相关脚本分析透彻，得出结论，奠定程序编写的基础。

4.小组合作编写游戏脚本

学生根据探究指引体验功能、分析脚本后，形成个人见解，在这个阶段，学生以小组为单位进行小组间的交流和合作，并制作游戏脚本。小组内设置组长，组长组织成员协作交流，教师也要为学生提供及时的指导和帮助，帮助学生顺利完成游戏程序的编写。

5.交流与分享

成功完成游戏制作的小组分享自己的设计思路、制作过程以及脚本，其他学生提出问题，展开交流。没有在课堂中完成游戏编制的小组也需要展示部分成果和脚本，以及遇到的问题和困难，其他小组给予帮助，最终所有小组顺利完成游戏的制作。

（三）教学活动中存在的不足以及未来发展方向

脚本编写是一项复杂而烦琐的任务，而第一个游戏的程序编写对学生来说更是不小的挑战。用游戏体验的方式进行导入能够激发学生的学习兴趣，使用探究式学习策略能够较好地降低学习难度，用探究卡将游戏脚本编写的任务分解、呈现，在分析和实践的过程中，学生能够深刻体会游戏设计和编写的思路和过程。学生的积极性明显提高，但组内的分工还不够明确，还是有小部分学生不愿参与小组合作，他们表示在此之前没有接触过探究式学习，在组织探究学习之前教师应该先说明探究的流程和学习目标等。探究式教学的课堂案例中学生开展小组合作完成游戏的制作，本身就增加了不确定因素，对探究式教学流程陌生也会导致浪费宝贵的课堂时间，学生无从下手，最后导致作品的完成度不高。在学生自主学习过程中，使用有趣的探究卡可以帮助学生将大问题分解为若干个小问题，最终在学习和探索中解决大问题。通过与小组同伴的合作探究，学生对脚本进行比较、调试和验证，了解到不同方法具有不同的优缺点和适用范围，不同方法对问题的解决有着不同的影响，学生学会择优选择解决问题的方案，从而培养和提高了计算思维能力。

五、结语

在教学过程中采用开放型、探究式的方法，让学生参与课堂的互动和讨论，让他们思考多种可能性，可以培养学生的发散性思维。教师通过一个个探究项目和实践活动来鼓励学生思考、探索和解决问题。学生在与同伴进行合作编程过程中，共同解决问题，相互提供反馈和支持，也能拓展思维。教师的实时反馈和评价，能够帮助学生改进和完善自己的计算思维。此外，探究式教学的设计需要把握好对学生思维的引导，设计有效的问题。这意味着教师要积累丰富的经验，因此教师在实际教学过程中，应掌握学生的实际情况，遵循学生思维的规律，不断进行细致的研究。

【参考文献】

[1]刘莉.Scratch编程教学培养小学生计算思维的方法探究[J].中小学信息技术教育，2022（05）.

[2]高玲.新课标下培养小学生计算思维的策略探究——以Scratch编程教学为例[J].中国现代教育装备，2022（16）.