学习进阶理论下学生计算思维培养的实践研究

摘 要：在信息社会背景下，计算思维作为信息技术学科的核心素养之一，教师在信息技术教学中应当以培养学生计算思维作为主要目的，为学生的综合发展奠定良好的基础。美国国家研究理事会（NRC）对学习进阶的定义为：学习进阶是对学生连贯且逐渐深入的思维方式的假定描述，是在一个适当的时间跨度下，学生学习和探究某一知识或实践领域时，其思维方式逐渐进阶的过程。文章对学习进阶理论下学生计算思维的培养进行研究和阐述，旨在使用更加科学的教学方法提高学生的信息素养，从而使得信息技术教学能够更好地满足学生的认知发展规律，以期为信息技术教学改革的良性发展注入活力。

关键词：计算思维；学习进阶；信息技术；认知发展；教学改革

作者简介：徐升波（1984—），女，江苏省苏州高新区通安中心小学校。

计算思维是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。小学阶段的学生正处在思维发展的初期，其思维具有很强的发展潜能，因此在实际的教学过程中，教师应当使用合适的方法来挖掘学生的思维潜能，引导学生展开深度的信息技术学习。学生计算思维具有层次性、进阶性，学习进阶又包括学习目标、进阶维度等要素。因此在小学信息技术教学中，要想真正实现对学生计算思维的培养，需要教师给学生提供阶梯式引导，应用学习进阶的教育理论，在明确学习目标的同时对进阶维度进行划分，让学生按照从简单到复杂、从具体到抽象、从特殊到一般的过程来解决问题，从而让学生的计算思维获得更好的发展。

一、运用学习进阶理论发展学生计算思维的原则

（1）主体性原则。落实学习进阶理论的关键在于教师真正理解学生在各个学习阶段的实际需求，因此教师需要形成以学生为本的教育思想，关注学生的最近发展区，了解学生计算思维的特点，从而使教学建立在学生实际需要之上。

（2）引导性原则。小学生思考问题的方式存在一定的局限性，为了促进学生的计算思维发展，教师需要加强自身的引导作用，在学生需要时引导学生找到解决问题的方法，从而让学生思考问题的过程变得更加完善，使学生获得计算思维上的成长。

（3）实践性原则。学生计算思维是以学生解决问题的水平为主要评价标准的，因此在小学信息技术教学中，教师需要加强学生的实践能力，给学生提供更多可以进行自主实践的机会，让学生可以大胆地运用自己学到的知识去解决问题，在多元体验当中积累经验，从而让学生的计算思维获得实质性发展［1］。

二、运用学习进阶理论发展学生计算思维的阶段教学策略

（一）问题的初步认识——计算思维的初步运用

在信息技术教学中发展学生的计算思维，需要教师遵循学生的认知发展规律，结合学习进阶理论，引导学生从简单到复杂地运用信息技术来解决问题。因此在小学信息技术教学中，教师应当首先根据学生的发展需要，引导学生熟悉问题解决过程中所需要用到的知识和技术，并且激发学生利用信息技术来解决问题的热情，从而为学生实际参与到问题解决中奠定基础。

例如，在WPS文字软件教学中，教师可以首先向学生展示一个已经设计好的文档，接着引导学生分析这份文档的设计，以此帮助学生初步了解WPS文字软件的用途。在学生利用自己的观察对WPS文字软件的功能形成了初步的感知之后，教师再引导学生进行实践操作，让学生对教师提供的演示文本进行个性化的修改，比如可以调整字体的大小，也可以随意地对软件中的各种控件进行操作。在对教师提供的演示文档进行一些简单的更改之后，学生可以再试着自己增加文档内容。对WPS文字软件形成基本的认识后，学生可以通过对实例的进阶操作，进一步熟悉WPS文字软件的菜单，进而可以更加快速地解决自己在软件操作方面的问题［2］。

又如，在Scratch教学中，教师首先可以让学生玩一玩成品游戏“大鱼吃小鱼”，让学生根据前期学习成果分析这个游戏当中涉及的设计内容，并按照进阶原则和难易程度对操作步骤进行定阶，让学生按照分析过程进行小组合作设计，之后进行评比，决定哪一组进阶优胜。教师可以引导学生修改脚本的内容，让学生通过调整脚本，实现大鱼吃小鱼、吃不同小鱼分数不一样、总分更多的赢得比赛等功能。自主分析游戏、进阶设计游戏、完善游戏、小组评比的过程能充分培养学生的计算思維。

总之，结合小学生的认知特点，教师可引导学生通过修改内容、自主探索等方式来初步运用计算思维，让学生收获更多愉悦的学习体验，从而为学生以后的深度学习奠定良好的基础。

（二）问题的结构学习——计算思维的合理发挥

教师要在本阶段让学生掌握系统的问题解决方法，从而使学生的计算思维获得成长。教师应当对教学内容的特点进行分析，并且根据小学生的实际需求，设计具有递进性的任务，使学生在任务驱动中进行对信息技术知识的结构化学习，提升学生思维的逻辑性，进而落实对学生计算思维的培养目标［3］。

例如，在“制作展示本地传统风俗文化的宣传文档”项目教学中，为了达到较好的设计效果，教师可以引导学生展开以下结构化学习：一是分析学生希望展示的本地传统风俗文化；二是筛选需要用到的相关资源，包含图片资源、文字资源等；三是设计宣传文档的基本框架；四是按照文档的基本框架，开展基本的实践操作；五是对宣传文档的细节进行调整，包括字体调节、颜色调节、图片放置的位置以及大小等；六是再次对文档进行分析，合作完成作品。在这样的结构化学习中，学生的问题解决不仅会变得更有效率，而且结构化学习能够让学生形成清晰的目标意识，提升学生思维的逻辑性，进而促进学生计算思维的发展。

需要注意的是，这一阶段的计算思维培养需要教师发挥自身的引导作用，帮助学生完善问题解决策略。但是每个学生都有着自己思考问题的习惯，因此在该阶段的教学中，教师要注重学生的个性化学习，可允许学生根据自己的实际需求，对任务的完成顺序进行调整，使学生形成具有其个性特点的计算思维。比如在上面的项目教学中，学生可以直接利用网络来搜集相关的资源，之后再对获得的资源进行整合。

此外，在这一阶段的教学中，教师也可以引导学生利用思维导图来整理自己的问题解决过程。这一阶段的教学强调学生形成程序化的思维，而通过让学生使用思维导图将自己处理问题的步骤和方法列出来，能够更好地引起学生的反思，有助于学生程式化思维的发展。

（三）知识的灵活应用——计算思维的有效拓展

这一阶段的教学目的是引导学生理解不同事物之间的相互转化，促使学生形成良好的知识迁移意识，能够灵活自如地使用自己学到的知识去处理问题，从而使计算思维获得有效的拓展。这一阶段的教学和上一阶段的主要区别在于其进一步强调了学生的自主性。教师需要促进学生的自主学习，并且鼓励学生进行自主性的拓展学习，让学生更加灵活地运用相关的知识。同时，这一阶段的教学也强调学生之间的团结合作，可以通过多人参与完成项目的方式来引起学生的发散思考，使学生在讨论、辩论当中养成更好的计算思维［4］。

例如，在WPS文字软件实践教学中，教师可以组织作品创意大赛，让学生灵活运用前期学到的知识来进行设计和创作，展示自己的创意思维。活动以小组合作方式展开，要求学生在基础知识之上，进一步引入更多教材上没有的知识来解决问题。比如学生可以从网络上下载更多样式的字体来充实自己的作品，在作品当中引入超链接，等等。同时，要求学生在制作作品的过程中先制作出关于本次活动的思维导图，将作品主题确定、搜集资源的方法、处理资源的方式、作品的细节优化等步骤以清晰的图示展示出来，作为作品的一部分。和上一阶段中教师给学生布置任务的教学方式不同，这一阶段的教学需要学生灵活运用自己的经验，设计出符合自身实际的结构化作品，从而获得计算思维的有效拓展。

（四）教学的多元评价——计算思维的充分落实

在小学信息技术教学中，虽然教师通过程式化的教学能够使学生掌握一些科学有效的问题解决策略，使学生的计算思维获得一定的发展，但是由于小学生存在逻辑思维发展不完善、学习兴趣不高等问题，导致如果教师不及时引导学生反思总结，学生的计算思维很难得到稳定发展的问题。因此在结合学习进阶理论培养计算思维的教学中，教师需要将教学活动落实到评价上，引导学生自主总结解决问题的方式方法，使学生的计算思维获得巩固。

在小学生计算思维培养过程中，教师要认识到学生计算思维的发展需要长期引导，而且计算思维是没有优劣之分的。教师需要帮助学生建立起更加适合自己的计算思维，促进学生的进步。在进行评价的过程中，教师要关注学生的学习过程，对学生进行发展性评价，使学生获得公正的评价，让他们乐于反思。在针对学生学习过程进行评价时，教师要注重引导学生回忆自己解决问题的整个过程，让学生思考是否还存在更好的问题解决方法，从而落实对学生计算思维的培养。

三、在小学信息技术教学中运用进阶学习理论培养学生计算思维的反思

（一）培养计算思维的目标是让学生学到实用性知识

在过去的小学信息技术教学中，教学目标一般围绕着学生对知识和技能的掌握，并且经常让学生用重复训练的方式来学习知识的简单应用，在这种模式下，学生对知识的理解浮于表面，很难实现知识的迁移使用。而计算思维的培养则是为了让学生可以将知识灵活地应用到各种情境当中，并且掌握具有結构化特色的问题解决方式，提升对信息技术知识和技术的应用水平。因此在进阶学习理论的应用中，教师需要将发展学生的知识应用能力作为最终的目标，设计出具有层级性的教学活动，让学生在递进式学习中了解知识的价值。

（二）在培养学生计算思维的同时落实对学生信息素养的培养

信息素养是指学生利用网络等途径获得信息、分析信息、处理信息的素养，计算思维和其有着密不可分的联系。因此在信息技术教学中，教师需要遵循学生的认知发展特点，将对学生信息素养的培养融入进阶式计算思维培养活动中。

（三）计算思维的培养要重视对合作学习模式的使用

小学阶段的学生逻辑思维和独立处理问题的能力都比较弱，这就导致其在计算思维发展的过程中需要更多的引导和帮助。结合小学生思维特点，教师要加强学生之间的合作学习，精心设计合作探究任务，鼓励学生合作分析问题，助力学生计算思维水平的提升。

（四）教师要用开阔的教学视野来培养学生的计算思维

教学如果局限于课本容易导致学生形成思维定式，不利于学生计算思维的发展，信息技术更新换代快这一特点也要求信息技术教师平时要加强学习。因此在实际的教学中，教师需要形成开阔的教学视野，结合学生的实际需求，在教学当中开发更多有助于学生计算思维发展的教学资源，创设更多具有趣味性的教学情境，从而促进学生的知识迁移，让学生可以真正利用信息技术的知识去解决各个领域当中的问题，落实对学生计算思维的培养。

结语

在信息技术教学中，学生计算思维的培养不是一蹴而就的，因此教师要开展既具有深度，又具有广度的信息技术教学，帮助学生在学习进阶过程中获得计算思维的发展。在实际的教学中，教师要根据学生的思维特点，给学生布置恰当的探索任务，让学生在结构化问题探究中对信息技术的理论知识和应用价值产生深刻的理解，使学生的计算思维在学习进阶理论的帮助下获得发展。

［参考文献］

宋新波，丁双林，陈智敏.深度学习视域下培养学生计算思维的实践研究：以高中信息技术《数据编码：二进制》一课为例［J］.中国信息技术教育，2022（8）：34-36.

陈淑彦.高中信息技术课堂学生计算思维能力提升的教学追问研究［J］.求知导刊，2022（3）：5-7.

刘学玉.基于计算思维培养的项目教学应用研究：以高中信息技术课程为例［J］.中国新通信，2022，24（2）：107-108.

朱建亭.浅论高中信息技术核心素养中培养学生计算思维的教学策略［J］.考试周刊，2022（2）：13-16.