以任务驱动策略有效培养学生计算思维能力

孙会

自2006年周以真教授提出计算思维这一概念后，如何培养学生的计算思维就成为国内外计算机学科领域的热门问题。随后，美国、英国相继提出了把计算思维能力作为重要的培养方向，2017年我国也将计算思维的培养纳入了普通高中信息技术课程标准。由此可见，计算思维已成为当今社会人才的必备素养之一。在小学信息技术scratch软件的编程实践教学中，笔者发现采用任务驱动策略教学能够有效地促进计算思维能力的培养。

一、计算思维与任务驱动学习策略

1.计算思维

计算思维是信息化社会人才所必备的核心素养之一。从育人的角度来看，计算思维是指能够采用计算机领域的学科方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据;通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案;总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题中。计算思维的五个要素分别是算法思维、评估、分解、抽象与概括。

2.任务驱动策略

任务驱动策略是指在问题动机的驱动下，以教师引导为基础，学生紧紧围绕学习任务开展学习活动，通过对学习资源的应用，积极主动地探索解决问题的方法，并在既定的时间内完成任务的一种学习实践活动。任务驱动策略的教学过程包含四个基本环节：创设情境、确定问题、自主与协作学习、效果评价。

3.任务驱动策略有效促进计算思维能力的培养

任务驱动策略教学中，教师是主导，学生是主体，任务是中心点。在以计算思维能力为培养目标的教学过程中，教师在设计问题、引导学生解决问题以及学习评价中渗透计算思维的五大要素，在有趣、轻松的情境中，激发学生的内驱力，提高学生思维的活跃程度，自主展开学习活动;在基于任务驱动策略的学习过程中，潜移默化地培养学生的计算思维能力。

二、基于任务驱动学习策略来培养计算思维的课堂实践

采用何种学习策略能有效培养学生的计算思维，经对比发现，任务驱动学习策略能够激发学生在学习上的主观能动性，提高学生课堂参与度，从而有效的促进计算思维的培养。下面笔者以《滴落的水滴》的教学设计为例进行说明。《滴落的水滴》是中小学STEMAM教育系列教材中的主题活动《接水游戏》的第二课时内容，以五年级三个班作为研究对象，通过四个学习活动来完成教学。

1.创设情境，分析案例

首先，学生玩一玩“接水游戏”，通过游戏创设愉悦的学习氛围，激发学生的学习兴趣;接着，让学生带着问题再玩一次游戏，问题为：背景、角色（开始按钮、蓝水滴、黑水滴）在游戏过程中有哪些动作？教师引导学生面向对象来分析问题，将一个复杂的问题分解成一个一个简单的小问题，从而得出任务图，如图1所示。

在任务图的形成过程中，教师引导学生将具象问题进行抽象化，让学生积极进行思维活动。通过任务图的展示，让学生理清思路，明确问题，同时也有利于学生将实际问题向程序语言转换。

2.小组讨论，确定关键指令

案例分析后，学生已完成了分解复杂问题的任务，进一步需要让学生将问题与scratch编程指令之间建立联系，实现从描述语言向程序语言转换。这个环节中，学生通过小组讨论，初步探讨出与问题相关的程序指令，经教师引导，学生反复思考，完善关键指令表格，最终得到表1关键指令表。

在这个环节中，学生通过合作探究完成任务，巧妙的将学生的已有知识与当前问题建立联系;同时，教师引导学生大胆猜想现有水平解决不了的问题可能会用到哪些指令，提升学生思维活跃度，进行思维发散。在这个过程中，构建并完善学生的知识体系。

3.难点突破，创作游戏

对学生来说，解决问题的难点在于：蓝水滴和黑水滴随机从上往下滴落如何实现。针对这一问题，教师给与学生分析表格来帮助学生理解（如表2所示）。表2中将水滴的运动过程分解为三个状态：出现时、下落过程中和落到底部时，让学生思考在这三个状态中，水滴的坐标发生了哪些变化。以此来帮助学生理清水滴下落与坐标之间的关系，成功的将水滴运动转换成了坐标变化方式表达。

分析完解决问题的难点后，教师引导学生将水滴下落的过程进行抽象模型提取，并通过流程图的形式呈现出解决问题的过程（如图2），流程图的展示让学生的思路变得更加清晰，为向程序转换提供了很大的帮助。接下来，由学生根据对程序的分析，自主完成scratch程序编写。

4.互动评价，分享作品

完成作品后，首先实现组内互评，指出同组同学作品的优缺点，并选出最优秀的作品，再让学生根据同组同学作品的优点对自己的作品作适当的调整与修改，优化程序;接着进行优秀作品分享交流，请展示的同学边展示边说一说自己的制作过程中值得和大家一起分享的经验;最后，教师与学生共同总结本节课的学习收获。

三、基于计算思维能力培养的教学反思

本节课将计算思维的五大要素有效的融合在学习活动中，在任务驱动策略的各个环节中有效渗透对计算思维能力的培养目标。下面笔者从计算思维的五大要素为切入点进行本节课的教学反思：

1.算法思维的形成

本节课的算法思维体现在解决“水滴下落程序实现”问题的方式方法中，从分析水滴下落的状态，到形成流程图，最后实现程序编写，学生通过这个过程将解决问题的方法提炼成算法程序，以实现将问题交给计算机来解决的目的。

2.分解方法的应用

以玩一玩“接水游戏”导入激发学生的学习兴趣，有针对性的对本节课涉及到的角色进行分析，将复杂的运动过程分解成一个一个小问题，从而让学生明白，当遇到复杂任务时，同样可以利用分解方法将任务分解成一个个小任务，最后逐个突破，以此来解决问题。

3.抽象与概括能力的培养

在解决“实现水滴下落的程序”这个问题中，学生从水滴下落这个运动，抽象出动作与坐标轴之间的关系;并让学生以流程图的形式对水滴下落程序进行梳理，提高学生处理抽象模型的概括能力。

4.评估能力的培养

以学生互评、分享作品为例说明，在这个环节中，学生通过与他人作品的对比、评价，借鉴他人作品中的优点，对自己程序进行完善与优化。

四、基于计算思维培养的任务驱动策略建议

通过课堂观察和课后反思，笔者认为在小学信息技术scratch编程教学中，通过任务驱动策略能够有效提高学生计算思维能力的培养，基于计算思维培养有效利用任务驱动策略给出以下建议：

1.依据学生特点，创设有效的问题情境

一个有效的问题情境，能够打开学生的思维窗口。小学高年级学生的思维特点是经验型抽象逻辑思维开始占优势，在选择合适的问题情境时，不仅要考虑学生已有的知识基础，使新知与旧知产生联系，还要特别关注选择的情境是否符合学生的思维特点。

2.以任務为主线，教师为主导，学生为主体

任务驱动策略的关键是任务的设计，好的任务设计能够调动整个课堂的气氛，调动学生的自主能动性。从学生的生活经验出发，选择与生活紧密联系的任务，这样的任务更加能够激发学生的学习兴趣。在感兴趣的基础上，学生就会主动去探究，自主去思考完成任务的方式方法，使思维处于活跃状态，在不断思考与实践中培养学生的计算思维能力。

3.放慢脚步，在潜移默化中改变学生

计算思维能力的培养不是一蹴而就的，教师可以针对计算思维的五大要素，设计针对某一要素的具体任务，逐步来提高学生的计算思维能力。在不断地思维训练中，日积月累，让学生的思维达到从量变到质变的飞跃，最终学将养成用计算思维方式来解决问题的习惯。

（本文为江苏省中小学教学研究2017年度十二期立项课题《基于计算思维培养的信息技术小初衔接微课程的开发及应用》（2017JK12-081）的阶段研究成果。）

（常州市荆川小学（市教科院附小））