基于计算思维培养的小学信息科技教学探究

【摘 要】计算思维是解决问题时所采用的过程和方法，是思维活动方式，是人们面临复杂问题时最普遍、最不可或缺的思维方式。在小学信息科技课程中，教师可聚焦计算思维的某一方面教学，开展分解思维、抽象思维、概括思维、算法思维、评估思维培养的课堂活动，还可以覆盖计算思维的各个层面进行教学，不断提升教学质量和效果，为学生的终身学习奠定基础。

【关键词】小学信息科技 计算思维 教学方法与策略

【中图分类号】G623.58 " 【文献标识码】A" "【文章编号】1002-3275（2024）09-70-04

一、计算思维的概述

在人类文明的演进中，人文与科学素养教育共同推动着社会前行。随着科学技术的发展，人类进入信息时代，数字化生存已成常态，信息素养教育是当前重要的教育方向。正如熊璋所说，信息素养和人文素养、科学素养一样，都是现代人必须具备的核心素养，他还从方法学的视角分析科学研究的三大基本方法：理论方法、实验方法、计算方法，对应解决科学问题的三种思维方式：理论思维、实验思维、计算思维。［1］计算思维作为信息素养的核心要素，不仅是学生解决问题的过程方法，而且是学习、生活中不可或缺的思维方式和能力。小学是教育的关键阶段，从小培养学生的计算思维显得尤为重要。基于此，本文旨在探讨如何在小学信息科技教育中有效培养学生的计算思维，以期为教育实践提供参考。

综合多个学者相关研究，本文认为计算思维是解决问题时所采用的过程和方法，是思维活动方式，是人们面临复杂问题时最普遍、最不可或缺的思维方式。

二、小学信息科技课程培养学生计算思维的意义

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》强调发展学生的核心素养，计算思维是信息科技课程的核心素养之一。它是一种以计算机科学为基础的问题解决方式，涵盖了问题分解、抽象、概括、算法、评估等多个层面。

首先，计算思维的培养有助于提升学生逻辑思维能力。教师通过引导学生运用计算思维分析问题，将复杂抽象问题化为简单可处理的问题，进而设计算法求解，从而锻炼逻辑思维，使他们能够有条不紊地思考和表达，从而提高他们解决问题的能力。

其次，计算思维的培养能够激发学生创新思维。在解决问题的过程中，学生需要不断尝试新的方法、新的思路。这种不断尝试、不断创新的过程，能够激发学生的创新潜能，培养他们的创新精神。具备计算思维的学生在面对问题时，能够更加灵活地思考，提出更具创意的解决方案。

最后，计算思维的培养能够帮助学生更好地适应数字化时代。随着信息科技的发展，数字化已经成为现代社会的重要特征。具备计算思维的学生能够更好地理解和应用信息技术，更好地适应数字化时代的生活和学习。

三、在教学中落实计算思维培养的方法与策略

计算思维的形成不是一蹴而就的，它需要持续训练与实践。小学阶段是学生思维习惯养成的启蒙时期，是至关重要的阶段，在教学中教师需根据小学生的认知特点，设计一系列富有挑战性的教学活动，创新与优化教学方法，采用更为生动、有趣、易于理解的教学方式，激发学生的学习兴趣，引导他们深入探索，不断训练他们的计算思维。

首先，整合教学资源，引导学生主动思考与实践，潜移默化地培养学生的计算思维。其次，创设真实情境，结合实际问题设计任务或项目，让学生在解决问题中体验计算思维的魅力。同时建立多元评价方式，关注学生的学习表现，提供个性化建议。最后，创新教学方法，借鉴先进理念与技术，激发学生的学习兴趣与主动性，并根据反馈调整教学策略。

在实施过程中，教师可根据需要聚焦计算思维的某一方面，也可覆盖计算思维的各个层面进行教学，逐步培养学生计算思维。

（一）聚焦计算思维的某一方面开展教学

计算思维包括分解、抽象、概括、算法、评估等多种思维方式，教师可根据计算思维的某个方面开展教学活动。

1．培养分解思维的课堂活动

分解思维，即把复杂问题拆解为若干个子问题，是计算思维的核心要素，对提升小学生的问题解决能力至关重要。在教学过程中，教师应注重引导学生运用分解思维来解决问题。

首先，教师可以通过示范和讲解的方式，帮助学生掌握分解思维的方法和技巧。教师可以在课堂上展示如何将一个问题逐步拆解为若干个子问题，并详细解释每个子问题的解决思路和方法。同时，教师也可以引导学生尝试自己对问题进行分解，并给予及时的反馈和指导。

其次，教师可以通过设计具有层次性和复杂性的任务，让学生在面对问题时自然而然地想到运用分解思维。例如在三年级“画图软件”教学中，以“画田野”为任务，引导学生将其分解为画田野、大山、树、白云、飞鸟等子任务，通过完成一个个子任务构建完整画面。又如在四年级“我的电子报刊”教学中，引导学生分析制作电子报刊所需步骤，如收集资料、设计版面、编辑文章、美化版面等具体小任务，通过完成一个个小任务实现整体制作。再如在五年级“演示文稿展成果”教学中设计跨学科主题，如“植物生长”或“蚕”，将制作演示文稿任务分解为收集资料、制作幻灯片、编写讲解词等小任务，通过完成一个个小任务展示研究成果。

再次，教师还可以利用小组合作学习的模式，让学生在小组内共同讨论和解决问题。在小组中，学生可以相互交流和分享自己的分解思路和方法，相互学习和借鉴，共同提升分解思维能力。同时，小组合作也能够培养学生的团队协作精神和沟通能力。

最后，作品展示和分享也是培养学生分解思维的有效途径。学生可以展示自己的作品，并向其他同学介绍自己在解决问题过程中的分解思路和方法。通过分享和交流，学生可以进一步拓展自己的分解思维，并从他人的作品中获得新的启发和灵感。

综上所述，分解思维不仅有助于提升学生的问题解决能力，而且能够培养他们的逻辑思维能力和系统化思考问题的能力。教师可以设计具有层次性和复杂性的任务，通过示范和讲解、小组合作、作品展示等多种方式，聚焦分解思维的培养。

2．培养抽象思维的课堂活动

抽象思维作为计算思维的核心组成部分，要求学生能够剥离事物的非本质特征，聚焦于问题的核心要素，从而有效地解决问题。在小学信息科技教学中，教师需要创设情境，整合教学资源，设计富有启发性的课堂活动，引导学生深入思考，分析并提炼问题的核心要素，从而培养他们的抽象思维能力。

例如在画图软件、文字处理软件、PowerPoint软件教学中，教师可以通过展示反映现实的图画、电子板报、演示文稿作品，或者讲述与教学内容相关的故事，将学生带入生动的情境中，吸引学生的注意力，激发他们的好奇心。同时通过呈现具有代表性的不同风格、不同主题的图画、电子板报、演示文稿范例，作为学生观察和分析的对象，引导学生通过小组讨论或自主探究的方式，剔除作品中色彩、布局等干扰信息，分析这些作品的构成，学会从复杂的表象中提炼出事物的本质特征，培养他们的抽象思维能力。这样的课堂活动不仅仅有助于学生理解掌握信息科技学科基础知识，更能培养他们的抽象思维能力，通过不断地思考和分析，促使他们逐渐学会运用抽象思维来分析和解决问题，提高抽象思维能力。

3．培养概括思维的课堂活动

概括思维是指个体在面对问题时，能够基于已有的知识经验，对问题的本质和共性进行提炼和归纳，从而形成一般性的认识或解决方案。它要求人们超越具体细节，把握问题的核心和普遍性，以便更有效地解决类似问题。

例如在三年级信息科技教学中，当学生在学习“计算机”窗口的组成后，教师在后续“记事本”窗口教学时，可以引导学生回忆之前所学的窗口组成知识，并找出两者的共同特点。学生通过对比和分析，可以认识不同窗口之间的相似性和规律性，从而学会概括。这种教学方法不仅能够帮助学生巩固已有知识，而且能够培养他们概括思维能力。又如在计算机组成的教学中，教师在介绍各个外部设备（如键盘、鼠标、显示器、打印机、摄像头、音箱等）的功能后，可以提出问题：“哪些设备是输入设备？哪些是输出设备？”引导学生对这些设备进行分类和归纳，帮助他们理解设备的共性和差异，进一步培养他们的概括思维能力。

为了更有效地培养学生的概括思维，教师还可以设计具有层次性和递进性的任务，从简单到复杂，从具体到抽象，逐步引导学生深入思考，进行概括。同时，小组合作学习也是一个有效的策略，通过小组讨论和分享活动，学生可以相互交流和启发，共同寻找问题的共性和规律，从而提升概括思维能力。

总体而言，教师在教学过程中应充分考虑学生的心理特征和学习经验，以教学内容为载体，设计富有启发性的教学活动，通过层次化、渐进式的引导，促使学生进行深入思考，对知识进行层次化概括。学生在掌握基础知识的同时，逐步学会对知识进行提炼和概括，在培养概括思维的同时，也让学生能够更好地理解和运用所学知识，培养他们的知识迁移能力，提升他们在面对新问题时解决问题的能力。

4．培养算法思维的课堂活动

算法思维，即规划逻辑清晰、精准解决问题的能力，其本质源于人类思维。在教学中，应着重通过多样化的课堂活动，有效培养学生的算法思维能力。教师可采用任务驱动法，通过设计具体任务来引导学生进行算法思维的训练。以“画图软件”的教学为例，教师可以设定一个复杂的图案绘制任务，要求学生不仅要完成图案的绘制，而且要思考和分析如何选择合适的工具并设置颜色，以及确定绘制顺序。这样的任务设计能够使学生在实践中体验算法思维的运用，在潜移默化中培养算法思维。

在小学信息科技其他应用软件教学中，教师也可以采用任务驱动法进行教学，在呈现任务后引导学生先思考构建任务的完成顺序流程、操作步骤，再进行实践操作。通过这种教学方式，可以让学生在不同的应用场景中锻炼算法思维，提高解决问题的能力。另外，教师可以组织学生进行小组讨论，让他们互相表述完成任务的步骤和思路。这种互动的学习方式不仅可以帮助学生厘清思路，而且能让他们在交流中相互启发，共同提高算法思维水平。作品展示和分享也是算法思维培养一个有效途径，学生通过向其他同学介绍自己的创作思路、遇到的问题及其解决方案，不仅可以展示自己的学习成果，而且能在互动和交流中进一步拓展算法思维。

5．培养评估思维的课堂活动

评估思维作为在多种解决方案中筛选并选定最佳路径的关键能力，在小学信息科技教学中具有极其重要的地位。为有效培养这一思维能力，教师需要精心设计课堂活动，并密切关注学生的参与和表现。

例如在“画图软件”教学中，教师可为学生设定一个复杂的图案绘制任务。鼓励学生尝试使用不同的工具、色彩搭配、绘制顺序，以探索最佳的创作方案。完成作品后，引导学生对作品进行相互比较和评估，从而学会选择最合适的绘制策略，进而提升作品的质量和创作效率。又如在“字处理软件”的教学中，教师通过布置排版任务来锻炼学生的评估思维。引导学生思考不同字体、字号、行间距、段落格式对阅读体验的影响，并鼓励他们尝试多种排版方案。通过对比不同方案的效果，学生能够学会根据实际需求选择最佳的排版方式，从而进一步锻炼其评估和优化能力。再如在六年级的编程教学中，结合循环结构的教学，引入数学中的“鸡兔问题”“百钱买鸡”等经典问题，鼓励学生运用多种方法解决问题，并引导他们对比各种方法的优劣。这样的实践活动不仅仅提升了学生的编程技能，更在无形中培养了他们的评估思维，促使他们逐渐养成寻找最佳路径解决问题的习惯。

在教学过程中，教师还可以组织学生进行小组合作，鼓励他们共同讨论和评估不同的解决方案。通过小组内的交流和分享，学生能够相互学习、启发，从而进一步提升评估思维的能力。同时教师及时给予学生反馈和指导，帮助他们认识自己的不足，并引导他们寻找改进的方向。

（二）覆盖计算思维的各个层面进行教学

在教学实施过程中，教师不仅可以针对计算思维中的某一特定方面进行教学活动，而且可以策划一个具有整体性和连贯性的项目式教学活动。这样的教学活动旨在全面锻炼学生的计算思维，系统性和综合性地提升学生的计算思维能力。

在小学信息科技六年级的上下册编程教学中，当学生已经掌握基础的编程技能后，教师可以巧妙地运用项目式教学法，通过精心设计主题项目，实现对学生计算思维的全面培养。以六年级下册的“操控键盘比车速”为例，探讨有效培养学生的计算思维的路径，课堂教学活动及对应的计算思维如表1所示。

对项目任务进行分解，利用思维导图将问题分解成更易理解和执行的有序步骤，再编写并验证脚本，这一过程不仅能够使学生掌握编程技能，而且能够培养学生利用计算机技术解决问题的计算思维。

除了编程教学，其他应用软件教学也可有效培养计算思维。以三年级下册“多种形状展创意”为例，说明如何在活动中培养学生的计算思维，课堂活动及对应的计算思维如表2所示。

只要教师秉持培养计算思维的教学理念，并将其融入课堂教学的每一环节，无论侧重计算思维的某一方面还是多个方面，都是切实可行的。这样的教学方式不仅能够系统地提升学生的计算思维能力，而且能在潜移默化中深化学生对信息科技的理解与应用，为他们的信息素养和创新能力发展打下坚实基础。

在信息科技教学中，软件只是教学工具载体，学科核心是培养学生的信息科技核心素养。计算思维可以迁移、应用到更加广泛的生活、工作中，为学生提供解决问题的基本思维方式，为未来的学习和生活奠定坚实基础。在信息科技教学中落实计算思维培养的方法与策略，还可以帮助学生形成逻辑思维、创新思维等综合能力。因此，教师应积极探索培养计算思维的有效途径，不断提升教学质量和效果，为学生的终身学习奠定基础。

【参考文献】

［1］黄蔚．中小学计算机教育发展聚集信息技术：应从小培养信息意识和计算思维［N］．中国教育报，2017-09-05（7）．