小学信息科技课程中计算思维培养策略

王夏君

计算思维作为信息科技课程的核心素养，是学科本质的重要体现。新课标背景下，教师要基于核心素养发展要求，清晰认识信息科技课程核心素养体系，依据素养导向，进行面向核心素养的教学设计与实施。本文介绍了笔者对计算思维概念的认识和理解，并结合教育实践案例阐述了如何将计算思维作为教学目标落实于课堂教学中，从而发展学生的核心素养。

一、计算思维的概念

随着信息技术的发展，大数据、云计算、物联网、人工智能已经渗入我们生活的方方面面，并逐渐改变着我们的生活、工作和学习方式。计算思维作为信息时代学生应该具备的重要思维技能，其价值日益凸显，已成为信息科技教育重点关注的内容。

2006年，周以真教授首次把计算思维定义为：运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。2011年，她再次更新了对计算思维的定义：计算思维是一种思想过程，独立于技术；计算思维是一种特定类型的解决问题的方法，能够设计由计算机、人类或者两者组合执行的问题解决方案。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》对计算思维的定义给出了详细的阐释：计算思维是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。

从定义当中可以看出，计算思维是问题解决方案形成过程中的一系列思维活动，是一种解决问题的独特方法和思维过程，它的核心是解决问题。

二、面向计算思维的信息科技课程教学

1.以程序设计内容为依托，渗透计算思维的培养

程序设计作为信息科技学科的重要教学内容，是培养计算思维的有效途径。中小学程序设计教学的目的不是培养程序员，而是让学生更深入地思考和理解计算机的工作原理，掌握程序设计的基本思想，在设计算法、编写程序、调试优化的过程中学会科学、严谨、高效且富有创造性地解决问题的方法和过程。

例如在“神奇的画笔”一课中，笔者以培养学生计算思维为目标，设计教学活动，让学生通过明晰任务、分解问题、设计算法、编程调试，学习体会计算思维的分解、抽象、模块化、调试等思想方法。教师出示组合图案，引导学生观察并发现图案是由六个正方形旋转一定角度组合而成，然后带领学生根据正方形的性质归纳出“画正方形的算法”，逐步把复杂的问题分解为简单的问题，确定了解决问题的步骤。

接下来学生可以发散思维，画出更多包含正方形在内的组合图案。教师这时可以顺势提问“能否把重复使用的相对固定的脚本程序用一个命令模块替代，来优化程序脚本”，引出过程调用，指导学生在创建自制积木优化程序脚本的过程中，体会过程调用和模块化编程的思想。整个教学过程渗透着对学生计算思维的培养。

2.以“不插电”活动为载体，融入计算思维的核心要素

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》将课程定名为“信息科技”，强调学生对基本概念和基本原理的理解，提升学生知识迁移能力和学科思维水平，体现“科”与“技”并重。综合学生的知识基础、学习兴趣，围绕课标要求，笔者设计了部分“不插电”的信息科技课程内容（例如“计算机怎么存储数据”“购物网站上如何对商品进行排序”“如何搜索想要查询的内容”等），旨在带领学生初步探寻计算机科学背后的知识。在教授这些信息科技的相关概念和原理时，不是必须依赖于计算机，但是可以通过活动设计，将信息科技的学科方法和思维训练融入其中。

例如在“初识二进制”一课中，笔者根据小学生的认知特点设计了翻卡片游戏，让学生借助卡片了解什么是二进制、如何将十进制数转化成二进制数。

算法是计算思维的核心要素，在教学过程中为了渗透算法思想，教师带领學生归纳出十进制数转化为二进制数的算法：把表示点数设为剩余点数，从左向右（16、8、4、2、1）依次翻开卡片，如果卡片上的点数大于剩余点数，关闭该卡片；否则，打开该卡片，从剩余点数中减去卡片上的点数。这个过程中，教师要重点指导学生按照以上算法有条不紊地打开、关闭卡片，完成数制转换，而不是随机找卡片凑成待表示数字。学生在理解基本概念和原理的同时感悟到算法在解决问题过程中的重要作用。

3.以项目学习为主线，体验利用计算思维解决问题的过程

计算思维是把一个问题清晰、具体地描述出来，并将问题的解决方案表示为一个信息处理的流程。解决方案形成之后，一种方法是通过计算机编程解决问题。但是计算思维不等同于编程，培养计算思维还有很多其他的方式方法，比如运用信息技术工具与手段解决问题或者创作数字化作品等，这都蕴含计算思维的模式。

项目学习通常包含跨学科的项目学习和学科内项目学习，本文中的项目学习主要指信息科技学科课程教学中的项目学习。在教师指导下，学生围绕基于真实情境的驱动性问题，利用信息技术作为工具、手段、资源，综合运用学科知识和方法，小组协作创作项目作品，从而提升运用知识解决真实问题的能力。

计算思维和项目学习的交集是利用信息技术解决问题的能力。比如在“制作演示文稿”单元教学中，笔者和学生共同讨论，确立了“故宫小导游”项目主题，并按照确立主题、设计方案、作品制作、分享交流的流程实施教学。

确立主题之后，学生可以用思维导图或者以草图加文字的方式来完成项目计划。在完成作品的过程中，针对分解的每一个项目子任务，教师可以引导学生回想以前是不是完成过类似的任务，用以前所学过的知识解决现在的问题，然后总结完成任务的方法，比如插入文本框、图片等就是对之前“用计算机编辑文档”单元所学内容的迁移运用。在这样的项目学习过程中，学生感悟、体验、运用了问题分解、模式识别、算法评估等用计算思维解决问题的方法。

三、小结

面向计算思维的信息科技课程教学，教师需要认真研读课程标准，精心设计教学活动，寻求教学内容与计算思维培养点的联结，帮助学生提炼运用学科思维解决问题的方法，提升学生知识迁移能力和学科思维水平，使之成长为更好的具有数字化胜任力的未来公民。