指向计算思维能力培养的“四三式”教学策略

计算思维指个体运用计算机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^[1]。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）要求学生参与课程学习，初步具备解决问题的能力，提升计算思维能力。但在当前的小学程序设计教学中，很多教师仍先以实例模拟为主，再让学生运用所学技术解决问题，以“说—教—练”方法教学，将注意力集中在程序语法的编写与修改上，忽略了对学生计算思维能力的培养。

培养计算思维能力是编程教学的核心目标之一，而积木式编程就是一种直观、科学、系统、高效的教学载体^[2]。笔者以国产青少年编程软件Mind+为积木编程教学平台，基于“熊猫乐乐漫游记”编程项目课程，优化编程教学流程，搭建“三棱”情境框架，填充“三维”学习内容，丰润“三阶”改进方案，升华“三群”评价维度，深入研究“四三式”积木编程教学法，提升学生计算思维能力和程序设计能力，全面促进学生信息科技核心素养发展。

一、积木式编程教学惯性与隐忧

积木式编程以其“零基础入门”“界面童趣友好”“跨平台学习”等优势，深受青少年喜爱。但不少信息科技教师囿于“字符编程”的教育背景，简单粗暴地将“字符编程”的教学模式照搬到积木编程中来，影响积木编程教学效果，导致学生计算思维能力得不到充分发展。一些教师仍然保持一些对教学不太有利的惯性，在提升学生素养方面存在隐忧。

（一）以“出示目标”代替“课堂导入”

为了让学生明确学习任务，很多信息科技教师会一开始就直接出示完整作品。这样导入看似直接有效，但学生思考缺位，作品千篇一律，遑论学生的计算思维能力培养。究其原因，在于观念陈旧——将信息科技课完全视同计算机作品（实践）课程。

（二）以“一种方式”解答“所有问题”

学生在编程过程中会遇到多种问题，当教师发现后，一般采用广播、提问、演示等方式分解难点。这样教学缺少对目标问题的分析、分层、分类，针对性不够强，造成部分学生只关注当下，机械地按照教师介绍的方法应对问题，而缺乏对问题本源地追溯和对同一类型作品的类比研究，造成学生不知其所以然。

（三）以“作品呈现”取代“思维过程”

信息科技课堂上学生完成作品的好坏，直接反映他们的学习效果。但是教师往往对于学生在创作中的思维训练、语言表达等关注甚少。教师对学生作品主观评判往往会让学生形成思维定式，压抑学生的表达欲望，使其落入“唯教师论”的思维陷阱。这样单向评价作品价值，势必让学生只注重作品的达成度，而忽略作品的思想创意和精神价值，造成计算思维无法得到有效培养。

（四）以“教师评价”主导“作品评价”

以Mind+为代表的积木式编程倡导“共享”精神，但很多教师在评价学生作品时还是以传统“终结性评价+教师评价”的方式进行评价。这样的做法显然违背了课标强调的多元评价理念，没有实现“提升学生对自我的认识，促进学生的学习，改进教师教学和优化教学环境”，也背离了积木式教学的开源精神，不利于从其他优秀作品中汲取养分，造成学生思维能力发展受限。

二、积木编程教学评优势明显利于培养计算思维能力

因程序设计本身对算法属性、抽象属性、自动化属性要求较高，对学生的逻辑和推理能力要求较高。积木式编程具备易入门、易掌握的先天优势，在降低编程门槛的同时，为学生的自主探索、创意表达提供了资源与空间支持。

（一）学习兴趣更浓烈

数字时代，学龄前儿童一般接触过智能手机和平板电脑，有一定的数字化操作经验。积木编程可以在平板电脑、智能手机上运行程序，无需鼠标和键盘，支持学生以拖曳、拼搭指令积木的方式完成脚本创作，实现程序效果。不需要拼写复杂的命令和字符脚本，学生可以零基础入门编程，学起来兴趣浓、信心足。

（二）主动探究更方便

有别于字符式编程，积木编程系统为了更贴合青少年习惯，充分利用颜色和形状帮助学生记忆积木块功能。例如，Mind+编程软件将各个积木块按照不同的颜色进行区分，同时设置了彩色标签，包括“运动”“外观”“声音”“事件”“控制”“侦测”“运算符”“变量”“函数”“扩展”等十余个类别，降低了学生的探究难度。

（三）调试程序更高效

学生在传统环境下编程，一般要经历“编码”“翻译”“解释”“运行”四步，才能看到最终效果。积木式编程则是所见即所得，操作者单击“绿旗”就能直接查看效果，形式更加集成，效果更加直观，甚至在搭建前能够以单击积木块的方式预判指令效果，使得后期程序调试更便捷。

（四）评价作品更多元

积木式编程已从单机时代逐步过渡到HTML5时代。当前的积木编程可以无缝对接，支持操作者登录账号在任意一处上网终端续写程序、调试运行，突破了传统编程必须用计算机才能操作的束缚，程序编写和评价都能灵活操作。

三、“四三式”编程教学策略例解

如何有效地培养学生的创造力和思维力？针对目前信息科技教学难点，笔者发挥积木编程优势，以“熊猫乐乐漫游记”为故事背景，探讨基于Mind+编程软件在数码交互式创作过程中培养学生计算思维的策略和方法。笔者撰写了“熊猫乐乐漫游记”故事脚本，以此作为情境引导学生运用Mind+平台，在数码交互式创作的过程中，提升计算思维能力。这一过程不仅涉及对Mind+平台的应用，而且涵盖对计算思维能力培养策略和方法的探讨。笔者基于故事情境设计编程活动，旨在揭示数码交互式创作在教育教学中的重要性，并且基于实践总结教学经验与策略，使学生在享受故事乐趣的同时，提升逻辑思维、解决问题和创新设计能力。

（一）搭建——情境导入，明晰问题

设计情境引出话题是一种有效的课堂导入方法，它可以激发学生对程序设计的兴趣，使学生快速切换学习模式，从“问题”向“目标”无缝切换。

【教学片段】

师：同学们，熊猫“乐乐”在乡间小路上漫无目的地行走。

生：想象走路的形态、动作……

师：路边的奇异果引起了它的注意，这些奇异果形态各异、颜色鲜艳。

生：想象奇异果的颜色、形状……

师：饥肠辘辘的“乐乐”也顾不得多想，采下一颗就往嘴里送。

生：想象动作……

师：这时，奇怪的事情发生了，时空开始变幻。“乐乐”仿佛开启了一扇大门，置身另一个多彩的世界。

生：想象场景变幻……

1.生：从抽象到形象

为帮助学生将所学知识与程序设计有机融合，自主创建解决问题的环境。笔者通过语言描述完成了从“无”到“有”的概念构建过程，将故事背景生成于每个学生的脑海。笔者以“熊猫乐乐漫游记”为例，运用“我说你做”的教学方法，引导学生想象情境：“乐乐”在小径上漫步，偶然间发现并品尝了一枚奇异果，最终飞往一个童话王国。

2.化：从形象到具体

从抽象到具象的转变是构建思维的第二阶段。笔者以物理模拟的方式，向学生提供了一些清晰的概念，例如“舞台背景”“人物角色”“左右移动”“跳跃”，让他们利用这些概念将大脑中想象的元素具体化为“模块”“角色”“功能”等明确的元素。笔者以此引出本节课要讨论的问题，引导学生发现关键所在，搭建作品框架，寻找解决问题的办法。

3.发：从具体到优化

充分利用积木编程特有的单击查看效果功能，快速筛选符合要求的积木，这样可以大幅节约程序编写成本。笔者让学生在不断测试积木中了解功能、熟悉环境、优化作品，掌握积木编程技巧。

此外，教师开展小学Mind+编程活动，应确保教学紧密贴合课程内容，围绕核心问题构建教学框架，并精心设计问题情境激发学生探索欲，进而达成目标。值得注意的是，学生的提问与解答未必尽善尽美，但提问即思考，引导学生思考是课堂导入环节教学的最终目的。在课堂上，教师也要适时地指导学生提出问题。

（二）填充——任务驱动，分析问题

从本质上讲，学生获取知识是自主探索与构建知识体系的历程。为培养学生独立解决现实问题的能力，笔者采用任务驱动的方式教学，精心设计多层次的任务，以充分调动学生的主观能动性。同时，笔者适时引导学生，观看微课，上网寻找学习，阅读专业书籍，自主解决学习过程中遇到的难题。

【教学片段】

师：为了更形象地展示熊猫“乐乐”在行进过程中的活泼好动，用空格来控制跳跃是一个不错的选择。

生：用其他按键控制可以吗？

师：当然可以。如何展示“进入了另一个世界”“位置和动作变化”？此时此刻，它会想些什么，做些什么呢？

生：思考……

1.点：单项目标，突破难点

对于“熊猫角色导入”“舞台场景切换”“按键控制跳跃”等目的性明确的任务，笔者给予学生充分的探究、试错、互助支持，让他们分析可行性，比较类似积木块，部分实现功能，循序渐进地解决问题。教师一次小点拨，同伴一个小提醒，可能使创建者茅塞顿开。

2.线：问题列表，串联要点

为了确保学生精准把握核心内容，并有效应对学习过程中遇到的挑战，笔者采用提问、分组讨论等策略教学，引导学生深入探究。同时，笔者鼓励学生用问题列表的方式，如列出“能否将舞台背景更换为其他色彩或图像”“如何操控熊猫的行走方向”“为何单次空格键操作会导致熊猫飞起”等问题，将复杂的学习任务逐步拆解为多个易于理解和解决的子问题。

3.面：思维导图，夯实节点

笔者组织召开作品“一期分析会”，要求学生依据现有成果，绘制一张解析式的思维导图，将熊猫“乐乐”的游历记录从抽象的思维路径变成形象的思维导图。重新梳理作品，建构知识体系，既是阶段性复盘，又是对目标问题的再聚焦。这样，容易发现问题并调整，也便于小组之间、学员之间头脑风暴，迸发新的创作灵感。

在教学实践环节，教师应尽可能利用教学录像这一有效媒介，激发学生参与活动的热情，增进互动。对于具备一定知识基础的学生，教师应鼓励他们深入研读相关文献资料，自主完成学习任务，以培养其独立学习能力。如果学生在解答过程中遇到困难，教师应迅速给予恰当的指导，深入剖析问题本质，并针对性地提出解决方案，以确保学生的学习进程顺畅无阻。

（三）丰润——实践操作，改进方案

计算思维培养不会一路顺风。教师应充分发挥“脚手架”的效能，在恰当的时机，采用引导的方式，使学生明确思考方向，并理解为何会产生特定的结果。

【教学片段】

师：实现熊猫“乐乐”的移动，大家用的方法各不相同，有“修改坐标值”，有“移动*步”，还有“滑行到”……为什么选择这样的解决方案？

生：讨论，表达……

师：让乡间小路开满鲜花，需要使用“克隆”积木。克隆体的应用是Mind+编程难点之一，大家不妨研究以下这个“飞机”范例，或许能从中获得灵感。

生：参考，研究……

1.求同存异，保护思维之源

笔者在指导学生创编“熊猫乐乐漫游记”小程序的过程中发现，对于相同的问题（任务），每个学生都有自己的解答方法（方案）。例如，在“调整角色大小”环节，部分学生倾向于用调整属性的方式实现，而另一部分学生则偏好使用积木块指令进行设置，这充分体现了学生在编程学习中的个性与差异。针对同一目标，学生创造出多样化的脚本来达成，“一题多解”也就变得顺理成章。在此情境下，笔者特意营造了一种和谐包容的氛围，鼓励学生表达见解，运用独特的方法探索答案，最大限度地拓宽知识视野，促进思维多维度发展。

2.类比引导，巩固思维之泉

克隆体的使用是积木编程的难点，很多学生尝试无果会放弃。这样不仅会消减学生编程学习的热情，而且对意志品质的养成也有负面影响。对于学生因为任务难度高而无法完成的情况，教师不可批评了事，也不建议直接给出标准答案。笔者采用分发同类题型的办法，既给一些解题思路和线索，又能让学生自主逾越编程路上的险阻，筑牢根基使思维之泉源远流长。

3.打开视野，开拓思维之眼

程序设计领域的发展日新月异，个人思维能力是有限制的，多参考一些网络上的优秀作品，对于自身进行程序创编大有裨益。在教学过程中，笔者整合了教科书、微课程及网络资源等教学材料，细致地呈现了思维导图上的角色说明，帮助学生深入理解“坐标”“序列”“循环”“并行”“事件”“条件”等概念。同时，笔者结合具体实例，如演示熊猫“行走”“跳跃”等动作，并在适宜的时刻开展功能性实验，确保学生全面而准确地把握主题、体验情境。

在开展这一系列的实践探索活动过程中，笔者充分利用“脚手架”，逐步引导学生发现并提出问题，构建解决问题的模型，并完善设计方案，最终解决问题。此举是为了给学生创造和谐温馨的学习氛围，让他们在探索和学习的过程中得到有效指导和帮助，从而更好地掌握知识和技能^[3]。

（四）升华——评价总结，迁移应用

笔者在课堂上，始终紧密围绕“熊猫乐乐漫游记”这一主题，持续且细致地关注学生在创作交互式数码产品过程中展现出的各个细节，并深入剖析这些细节蕴含的计算思维与理念。为了巩固知识，学生掌握Mind+程序设计的基础知识后，可尝试完成教师布置的拓展性任务。笔者设计这些任务旨在鼓励学生在网络上与教师及同学分享其作品的设计思路及创作过程。此举将有效帮助学生完善知识体系，梳理与开拓思路，实现知识的深化与拓展。

【教学片段】

师：一部优秀的动画作品离不开环境的烘托，如何让画面充满童趣和动感是作品改进的方向。请开动脑筋想想：哪些背景元素可以再优化？

生：飘动的云朵、草丛里活泼的小兔子、太阳公公笑了……

师：请找到上节课的成果，在原有基础上进一步创作。

生：动手实践。

1.开展成长性评价，坚持高位领航

教师要持续关注学生作品的优化状况，并提出改进要求，让学生在改进作品的过程中提升素养，锻炼计算思维能力^[4]。对于相同的目标，在不同课时安排下，要求也不一样。例如：第一课时，创作路边的花草，只需要绘制即可。第二课时，深度创作花草时，制作角色来摆放更灵活，还节省时间。第三阶段，利用“克隆”自动生成花草。最高阶段，随机生成动态花草。作品的精进程度就是学生能力的外在反映。

2.开展同理性评价，促进互助协作

课标明确指出，要把握数字化学习的特点，合理利用数字化平台、工具和资源，运用线上实验、模拟、仿真等方式，引导学生自主学习、合作学习。教师要摆正角色定位，做学生学习路上的引路人。同伴是一起携手并进的“亲密战友”。同伴的评价更接近“最近发展区”，因为大家的水平都差不多。很多教师层面无法涉及的问题，在伙伴的提示下会轻松解决。同样，学生评价同伴也是自身计算理念内化和表达的过程，能促进自己反思，进而产生新的想法、新的观点。

3.开展数据性评价，利用数智赋能

大数据时代，网络评价是一个绕不开的话题。在网络上，有着海量志同道合的程序创作者。他们有着不同的成长经历、教育程度、认知水平。理性看待并接纳网友的意见也是提升作品、培养能力的有益途径。笔者要求学生将自己的作品放在在线编程网站上，增强其不断优化程序、保护知识产权的意识。

计算思维能力并非直观可察。为促进学生思维的拓展与知识的有效迁移，教师应鼓励学生利用课余时间持续创作，加深对计算思维的理解，提高计算思维能力。

四、以点带面推进指向计算思维培养的编程教学

笔者采用“四三式”教学策略开展积木编程活动，激发了学生的编程兴趣，增强了学生主动探究意识，培养了互助学习的精神，养成了文明评价的习惯，使学生的计算思维能力得到提升。

教师需深入思考如何加深学生对知识的理解，如何高效利用情境教学法，科学设置问题，引导学生主动探究。同时，需要构建一个全面而多元的评价体系，以精准评价学生的学习成效。在此基础上，不断推动知识的转化与应用，确保学生能够将所学知识灵活运用于解决现实情境问题。此外，教师应持续审视和改进对学生的培养模式，以确保其成效和适应性，为学生的全面成长提供坚实的支持。相信在同仁的共同努力下，编程教学会越来越科学，帮助学生高效设计系统与解决问题，提升计算思维能力。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准：2022年版[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 简岳源.融入中华传统美德的信息技术Mind+课程教学[J].中小学数字化教学，2022（2）：65-68.

[3] 陶双双，王戈.基于计算思维的Scratch项目式教学策略研究[J].中小学信息技术教育，2019（2）：77-80.

[4] 鲍通.Scratch环境下小学生计算思维培养的“四化策略”[J].中国信息技术教育，2018（22）：43-45.

（作者系浙江省杭州市安吉路教育集团新天地实验学校信息科技教师，杭州市教坛新秀）

责任编辑：祝元志