基于计算思维培养的小学编程教学

孙锋

摘 要：《新一代人工智能发展规划》提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。”因此在未来的信息技术编程教学中，计算思维将作为一个重要的载体，成为培养学生理性分析、系统处理、独立解决的策略核心。

关键词：计算思维;小学;编程教学

21世纪是科技迅速发展的时代，大数据和人工智能浪潮已至，生活工作当中的问题都可以通过计算机的方式被解决和处理。随着教育理念的不断创新，2006年，周以真教授提出“计算思维”的教育理念成为当代教育研究的热点，成了和理论思维、实验思维同等重要的世界公认的思维方式。《江苏省义务教育信息技术课程纲要》要求在中小学普及编程教育。编程教育更注重学生计算思维的训练，而计算思维的目的在于培养小学生独立自主处理分析的内在思维，从而使其成为未来科技发展的推动者。

一、基于计算思维培养小学编程教学的时代背景

1.传统的教学模式使学生丧失学习的兴趣

计算机最早开始于西方国家，因此在传统教学的过程中会发现计算机在程序语言设计方面都非常抽象，带有西方文化的演绎思维，教师通过“填鸭式”教学模式将抽象的知识灌输给学生，使学生在学习的过程中非常吃力，丧失了学生对计算机教学的兴趣。

2.单一的教学模式消磨了学生的学习能力

在传统的教学过程中，教师是主导，学生只能被动地去学习，在教学的过程中，大部分的时间都属于教师正常的教课实践，学生自主学习或者是动手操作的经验比较少，这样的教学模式不能促使学生主动获取知识，只能在短时间内掌握所学的知识，不能有效提高学生的自主学习能力。因此基于计算思维培养的小学编程教学模式应运而生。

二、基于计算思维培养的小学编程教学

小学生的思维模式比较简单，所以在编程教学中，我们一般都选用可视化的编程工具帮助学生逐步建立计算思维，如用SCRATCH设计躲避飞镖的实验。

1.情景模拟

当开始这个实验的时候，孩子通过试玩游戏就会有各种各样的问题产生，比如说在这个游戏当中会有几个角色？每个角色都需要做什么样的动作？在角色和角色之间有什么样的关系？通过情境的模拟让每一个学生做出不同的提问、预想、假设。这一系列的问题就会使原本抽象的问题变得具体化，帮助学生整理清楚其中的思维关系。

2.问题细分

通过将一个大问题细分成一个个小问题，精确到具体的操作步骤。由小学教师引导他们做出该游戏所需要的脚本，比如躲避飞镖一般都需要几个步骤，从最开始有意识小心飞镖的到来，到飞镖来到之后应该做什么样的动作，到最后成功完成躲避飞镖的任务。并且预设在此过程中产生的问题，飞镖会从哪几个方位飞来，以及在飞镖被打中之后的后果，不断预想过程中可能出现的问题，并将它们进行逐一的分解。

3.数字化实践操作

实践操作是解决问题最重要的步骤，通过问题抽象的细分和脚本的一步步搭建，小学生已经清楚了整体的流程，根据流程图理清操作的思路，运用数字化具体地去操作，在操作过程中可以不断地交流，也可以让每个小组成员之间展开讨论，因为每个人的思维模式不一样，所以可能最后得到的运行结果都会有或多或少的差异，但这个过程中，已经开拓了学生本身所掌握的知识，逐渐形成了一种计算思维的模式。

4.不断地求证和调试

编程教学的过程并不是一蹴而就的，可能当学生真正开始运行的时候，之前搭建脚本上所有的东西以及他们预想的效果和实践操作的结果都会不一样，但这就是编程教学的目的，每一步细分，每一步的实践操作，会产生不同的实际效果，又通过在每一次实际操作的经验，不断讨论、纠正、调试，最终达到最开始预想的效果，通过一系列不断求证、不断纠错的过程，学生在反复的实践和磨炼当中，不断巩固了教学知识，又培养了他们的耐心，更加强和提升了计算思维的能力。

5.交流和总结

计算思维最重要的就是归纳和总结，通过最开始抽象化问题的分解，构想一步步的操作流程，到实际脚本的搭建，到操作过程中不断地实验和不断地改进，到最后问题的解决，在这个过程中会出现各种各样的问题，有些问题是少数的，也有一些共通性的问题，这些问题产生之后，可以集中进行讨论，对问题进行系统化的处理，每个人交流不同的经验，真正学会举一反三，掌握知识和技能。也可以互相借鉴对方的作品，在学习和借鉴的过程中得到成就感，对作品本身的看法也会更全面。

总的来说，基于计算思维培养的小学编程教学模式不会是千篇一律的，而是通过每一次的编程教学实践的操作，每一个学生能够在这个过程中学到的不是知识的本身，而是培養他们拥有超强的计算思维能力，使他们成为一个发现问题、解决问题的科技创客，为其今后面对人工智能浪潮打下良好的基础！

参考文献：

[1]曹恒来，陈宏斌，钮洪斌，等.基于计算思维的小学程序设计教学研究与实践[J].中小学信息技术教育，2016（12）：39-42.

[2]陈茂贤，何国星.基于计算思维培养的小学Scratch编程教学[J].教育信息技术，2017（10）：53-57.

[3]周明.基于计算思维培养的中小学编程教育校本课程开发与实践[J].中小学信息技术教育，2017（3）：61-65.

编辑 李烨艳