黄正芳

【摘要】计算思维是信息技术课程的核心内容之一。通过在信息技术编程课中培养计算思维，学生可以把事物特征、结构、数据利用信息技术的手段呈现出来。我们可以利用计算思维，对各类资源进行分析和总结，从而形成合理的解决问题的方案，并且可以套用到与之类似的问题中去。随着人工智能、大数据的兴起，计算思维的培养在各地如雨后春笋般流行起来。

【关键词】小学编程 计算思维 思维导图

一、对计算思维的认知与理解

研究人员通过多角度对计算思维进行阐述，比如，围绕“什么是计算思维”“怎么样发展计算思维”等问题进行深入研究。对于计算思维的培养，教师应把重点放在培养学生的想象能力和科学文化知识上，并注重操作与实践。对部分比较难理解的概念，我们可以通过计算思维把概念具体化。虽然有些实践活动用于思维过程的操作定义，但知识学习的焦点集中在计算科学基础的教学上。而思维培养的观点则集中在计算思维上，专注于解决问题，如抽象、表达等。计算思维训练的核心工作实际上是思维能力的建立和培养。如何有效地发展计算思维能力，观察和量化计算思维能力的发展成果，是未来教育中的现实问题。

二、计算思维在小学编程教学中的应用

编程是指以代码的形式实现解决问题的方式，计算机代码通过自定义的逻辑形成一种编程语言，帮助人们理解和运用。通过程序的理解，我们可以更好地帮助学生发展计算思维，同时考虑到小学生的学习特点，一般小学阶段采用可视化模块的软件实现程序的编辑。通过对计算思维的教学实践与研究，笔者总结出以下经验：

1.创设情境，将抽象变具体

教学要关注学习与生活的联系。生活是一个学习的大教室，对于教师来说，它包含了丰富而鲜活的课程资源。如果教学远离生活，则意味着学生将失去学习的另一半。陶行知先生说：“与生活分离的教育是鸟笼的教育。”学生喜欢生动活泼的生活世界，因为在这个世界上，学生可以体验生活的意义和乐趣，并学习很多课堂上无法学到的知识。体验整个世界，学生将充满激情地生活并一天天成长。

生活背景和生活经历不仅是学生学习的起点，而且也是教师宝贵的教学资源。传统教学过分强调预设和封闭性，使课堂教学机械化、程序化，缺乏生气和乐趣，不能激发学生的挑战性和好奇心，导致师生的智慧在课堂上都没有得到充分发挥。

我们提倡设计真实、复杂、具有挑战性和开放性的教学情境和问题情境，诱导和驱动学习者的探索、思考和解决问题的活动，创造“回归生活”和“接近生活”的教学。课堂教学要从学生的生活经验和现有知识出发，创造一种生动有趣的教学环境，指导学生观察、操作、猜测、推理、交流等活动，使学生可以通过活动进行学习，掌握基本知识和技能，学会观察和思考，激发学习兴趣和学习欲望。

例如，在教授Scratch“打地鼠”比赛的过程中，尽管提供了示例程序，但对于地鼠是如何“随机”出现的虚拟场景，学生仍然很难理解。即使他们能感受到游戏的生动性，但虚拟场景及其程序仍然“抽象”。为了将这种“抽象”转换为“具体”的个人经验，笔者在课堂上把学生当作“地鼠”，模拟了一个小型的打地鼠游戏。

2.设计思维导图

科技是人类智慧的结晶，因此大脑的开发显得尤其重要。大脑的发展离不开思维的培养，根据人类大脑的特点，思维导图采用发散的思维方式来替代以往的线性思维，使问题的可能性变得更加多样化，从而增加创新的可能性。同时，思维导图激发了人类右脑的开发，促进了人类智慧的发展。

思维导图是用单词“描绘”你的思想，因为它更容易记住。利用你的想象力不断完善你的思维导图，在每个关键词旁边，绘制代表它的图形并进行解释。对于每个关键字，每个人都会想到更多的单词。例如，当我们谈论“体育”一词时，我们会想到足球、篮球、乒乓球等。根据我们联想到的又会联想到与它相关的信息。比如“篮球”，我们会联想到姚明、易建联等球星，从一个词发散出更多的“连线”，数量可以无数个，不受限制地发散下去，从而将思维的发散进行到底。

3.问题分解，逐条解决

问题分解是将整个问题分解为多个部分，或者分解事物的各个特征的思考过程。我们学习的各类知识被分解为一个个单元，一部分一部分地进行学习。一个复杂的大问题分为若干部分，然后对各个部分逐个解析，整个问题通常能得到解决。我们在学习过程中经常会遇到很多问题，遇到问题时，不应该急于寻求成功，也不应退缩，我们可以将问题分解为一系列小问题，区分哪些是主要问题，哪些是本质问题，哪些是次要和非本质问题，然后按顺序对这些问题进行排序并加以解决。

例如，我们在Scratch的机器人跳舞编程中，可以把机器人的动作分解为手部和脚部两个部分，分别对两个部分进行编程设计，这样编程不仅变得简单，而且步骤也更加清晰易懂。

4.合作学习，共同探究

程序调试纠错是一个相对无聊的过程，需要耐心。在教授编程课时我们发现，学生在调试程序上会花特别多的时间，从而影响学习的效率。因此，我们可以采用小组合作的方式，凝聚所有人的智慧，找到问题的最佳解决办法，使课堂效率得到提高。

合作学习有多种形式，在长度和复杂性方面都非常灵活。不同的任务要求学生使用不同的能力，而协作学习的不同任务可以在合作组中找到自己的位置，针对不同的学生，应该选择相应难度的合作学习任务。只有当任务对学生具有挑战性时，才能最大限度地激励学生参加合作活动。如果学习任务太简单并且学习过程很顺利，那么当学生独自完成任务时，他们会感到无趣，更不用说让他们彼此合作了。但是，如果任务太艰巨，他们又会因为反复的挫折而失去自信心，因此设计的任务需要把握好难易度。

5.归纳总结

通过学习和实践，学生掌握了知识和技能，但是知识是否被消化，计算思维是否形成，还需最后一步，那就是归纳和总结。教师在教授学习内容的时候，往往会为学生提供解决问题的参考思路，但由于每个学生的领悟能力不同，掌握程度也因人而异。有的学生善于总结归纳，经过自己的思考加工后完全掌握，并形成了自己的计算思维，有的则不然。学生通过归纳总结，往往会发现各个知识点之间是相互关联的，学习也是有规律的，掌握规律后学习就成为一件非常简单而愉快的事情，进而发现学习的乐趣，获得学习的成就感。同时，归纳总结也锻炼了学生的思维能力，为创新打下了坚实的基础。

三、总结

计算思维的应用让我们知道每个细节都很关键，有时候一个小小的错误会引出大的问题。大问题的分解，就是计算思维中的核心要素。在编程时，不管你写的程序多么复杂，都可以分解成一个个小的问题，也就是说，当你把大问题合理地分解之后，问题实际上已经解决得差不多了。在小学编程教学中，学生动手实践把问题分解成小问题，规划执行的顺序，制定出合理的解决方案。同时，关注细节就是给自己培养解决问题的技能，这些技能还可以帮助我们学习信息技术以外的其他学科，甚至可以解决日常生活问题。因此笔者认为计算思维可以通过一些玩具或游戏等手段，引入到对学生们的教育中去，它远远超越了追求个人兴趣的意义。

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