小学信息技术编程教学中计算思维的培养

许明 钟晓丹

摘要：随着现代信息化社会的不断发展，信息素养已经逐渐地成为学生必不可少的基本素养之一。而信息素养的核心就是学生的计算思维。小学阶段是学生信息技术能力的启蒙阶段，在这一阶段培养学生的计算思维是小学信息技术编程教学的重中之重。本文结合笔者的教学实践，对小学信息技术编程教学中培养计算思维的策略做出了一些探究。

关键词：信息技术  编程教学  计算思维

乔布斯曾经说过，编程可以帮助你拓展自身的思维宽度，养成正确的思维方式，并且在编程过程中锻炼自身的思维，这一思维适用于所有领域。乔布斯所说的思维正是指计算思维，而编程就是计算思维的重要体现。在小学阶段，教师应当关注学生的计算思维发展，这样不仅仅可以实现学生的个性化、差异化的成长，更是能够通过编程的学习锻炼学生的逻辑能力、创新能力，构建学生科学的思维模式。

一、小学信息技术编程教学的特点

（一）多层分段推进

对刚入学的学生而言，编程语言是一种全新的语言，也是一种全新的思维方式，在小学阶段的教学中，应分层次多阶段利用不同软件进行循序渐进式培养，一二年级学生对文字认识不多，对语言的理解也不够透彻，但对图形符号和一些简单游戏十分感兴趣，因此使用无数字全符号Scratchjr或CodeMokey进行教学非常合适，学生在编程游戏中用计算思维理解问题。三四年级学生的思维变得活跃，对循环、判断、嵌套等程序结构的理解具备了一定基础，使用Scratch软件教学可以让计算思维得到进一步发展。五六年级学生思维相对成熟，可以抛开图形编程软件，选择主流为C++或Python，学生在解决实际问题过程中计算思维会得到更进一步的提升。分阶段推进编程教学并选择符合学生年龄特点和思维水平的软件，做到阶段化、层次化、差异化，是编程教学的基础。

（二）注重问题分解

计算思维的英文为Computational Thinking，从英文翻译可以看出它是由Computal这个单词衍生而来，计算机最大的优点就是计算快、搜索快，所以计算思维与平常实际生活中的解题思维不同，更注重搜索和计算。在日常教学中要学生比较两种思维方式的不同，引导学生像计算机那样去思考问题。日常生活中当学生们周末外出郊游时，就需要把当天需要的零食、纸巾放进书包，放得太多了忘记哪些已经放了，哪些没有放，该怎么办呢？这时就有不同的思维方式来帮助我们解决问题了。有些人会回忆刚刚好像水没有放，就在包里找水，结果发现水带了，就又回忆是不是纸巾没有带，如此往复。但计算思维方式思考的方式是事先拟定清单，按照清单上的物品，一个一个到书包里找，找到一个记录一下，直至找完清单上的所有物品。编程教学中就要引导学生去适应计算机的思维方式和运算特点，促使学生的计算思维有效提高。

（三）提倡一题多解

“一题多解”就是从不同的视角和思路去分析和解决数学问题，经常训练可以增进了解知识点之间的关联，以利于形成知识体系。信息技术编程教学课中要求学生运用多种方法解决问题，还可以开阔学生的思路，打破狭隘的单一的思维定式，引导学生发散思维，从而培养思维能力尤其是计算思维能力。在解一道题时由于解题方向和解题方法的多样化，我们能够得到多种方法，有些方法原理简单但书写复杂，运算次数多占用内存大;有些方法思维巧妙，书写少且计算步骤不多。这就需要学生根据具体情况而定，选择其中最合理最简单的一种解法，这样教学有效地培养学生思考问题的能力，计算思维的能力，以及解决问题的能力。更重要的是，“一题多解”可以培养学生思维的发散性、选择性和创造性并最终达到简洁最优性。

二、小学信息技术编程教学对学生计算思维的要求

（一）读懂题意

随着学科融合的深入推进，阅读能力早已不是认识汉字、读通句子那么简单了，而学生在信息技术语言的解读上确实存在着不少问题。究其原因，一方面是自身阅读能力不够和跨学科迁移不畅造成的，另一方面，也是信息技术编程的题型思维方式确实有别于传统思维方式，学生训练不足所致。要想在信息技术编程能力上得到发展，读懂题意，确认题目的问题，是非常关键的一步。

（二）分析数据

编程的各方面都涉及数学知识，其中最主要的体现就是数据。首先是从问题中给出的众多条件数据提取出关键的信息，然后将其按照语法转化成能够让程序编译运行的数据，最后还要将结果中的数据进行反推并与已知条件比对。在这个过程中，拥有合理分析数据的能力格外重要。另外，程序的编写也不是一次就能成功的，需要不断地调试和修改，此时善于根据错误的数据提示，分析出思维漏洞的能力，就是思维灵活性的另一種表现。

（三）抽象建模

传统的思维方式在于推算呈现的结果，推算的过程往往都是抽象的，难以实现系统地具化练习，从而使得学生训练异常困难。编程的重心在于求解过程的呈现。那么使用计算机编程求解问题，第一步要做的就是对给定的抽象问题进行具化，依靠逻辑关系形成一些可求解的编程公式，这些编程公式就是这个给定问题的数学模型。如果缺乏数学模型建立的能力，那么计算思维的训练就缺乏根基和输出，解决这个实际问题的程序自然也就无法编写。在信息技术编程教学中教师要帮助学生复习他们在数学学习中已经建立起来的知识系统，引导学生将这些知识进行编程建模，并指导他们在计算机编程中正确使用。

（四）举一反三

实际问题千变万化，出现的形式也五花八门，但问题的解决最终还是要归结到一个基本的计算机要执行的动作上来。学生在学习的过程中勤于归纳总结，熟记适用情景并通过多次运用的方式加以巩固，学生的计算思维在一次次总结和运用中才能得到提升，才能在解决实际问题中发挥更大的效用。

三、小学信息技术编程教学中计算思维培养的策略

（一）情境预设，浸入式体验

在实际教学过程中不难发现，学生对与自身生活情景息息相关的知识是十分感兴趣的。在编程教学的过程中，将一些生活情景引入到课堂，不仅可以极大地降低学生对于知识的陌生感，更是能够让学生在熟悉的情境中进行编程学习，让学生有浸入式体验。

例如，在“DIY日历桌面”这一课堂教学的过程中，首先笔者就会利用多媒体向学生展示日常生活中常见的日历，让学生对比纸质日历和电脑日历软件的优缺点，并提出问题：“你在日常生活中看纸质日历还是电脑日历？电脑日历是通过什么设计出来的？”在学生讨论之后，笔者会进一步的引导学生：电脑上的日历软件仅仅作为日历展示的软件吗？可不可以加入一些天气的动态提醒、日程的提醒呢？通过这样的形式启发学生的思维，让学生能够更加主动地去制作一款属于自己的电脑日历软件，真正将生活情景与课堂教学融合。

（二）编程探究，发现式引导

学生对编程知识的认知是由浅入深的，因此教师在进行教学的过程中应当通过不同难度的编程探究活动的设置来让学生体验发现问题、探究问题、解决问题的思维过程。例如，在“DIY日历桌面”的教学过程中，首先确定本节课的核心教学目标：引导学生主动地进行桌面日历程序的编写，然后确定这一总目标下的子目标：学生会喜欢什么样的编程形式？在编程过程中需要应用什么样的图片要素？天气元素如何加入到日历中？天气数据怎么获取？目的是将总目标进行拆分，使问题的难度下降。这样不仅符合学生的认知规律，更让学生通过发现式的编程学习，培养自身的思维能力。

（三）分析总结，评论式分析

分享交流是学生提升自身思维能力的重要途径之一，在以往教学时教师往往会忽略这一环节。笔者在进行教学的过程中，会引导学生积极主动地分享自己的编程作品，并且对他人的编程作品进行理性的分析评价。评论式分析能够让学生了解自身思维的薄弱点和优缺点，从而帮助学生的思维快速成长。例如，在学生完成作品设计后，笔者会让学生利用分享功能将自己的编程作品进行分享，并且互相讨论编程过程中遇到的难题，笔者会针对较难的问题进行解答。

编程正是锻炼学生思维能力的过程，教师应当通过多种教学方式相结合的形式，在让学生获取成就感的同时体会到编程的魅力，发展学生的逻辑能力及计算思维。

参考文献：

[1]张春然.基于计算思维培养的Scratch编程教学模式探究[J].创新应用实践，2019（04）：71.

[2]陈茂显.基于计算思维培养的小学Scratch编程教学[J].探索与实践，2017（10）：53.