戴凡凡

計(jì)算思維與人們的工作、生活密切相關(guān)，是一種靈活運(yùn)用工具與方法求解問(wèn)題的思維方式，在信息時(shí)代背景下對(duì)促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展具有不可替代的作用。強(qiáng)化對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，是信息技術(shù)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。教育行政管理部門和教育院校針對(duì)如何強(qiáng)化和培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力作出可行措施，即學(xué)校開(kāi)設(shè)專門的課程來(lái)強(qiáng)化學(xué)生解決問(wèn)題的綜合能力。Scratch教學(xué)符合學(xué)生的年齡特征，基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)知識(shí)符合學(xué)生的發(fā)展，在一定程度上對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力的發(fā)展有促進(jìn)作用，還能夠促進(jìn)學(xué)生科學(xué)化思維的養(yǎng)成。

基于此，本文簡(jiǎn)要分析了計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀，并以蘇教版小學(xué)信息技術(shù)五年級(jí)《畫正多邊形》為例，進(jìn)行了Scratch畫圖教學(xué)中計(jì)算思維能力培養(yǎng)的探索和實(shí)踐，探究了基于Scratch教學(xué)形勢(shì)下小學(xué)生計(jì)算思維能力的養(yǎng)成策略。

計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀

計(jì)算思維不只是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)中的思維模式，還可以運(yùn)用到任何學(xué)科、領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代極大地促進(jìn)了這種思維的發(fā)展，并且在計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程研究中獲得廣泛認(rèn)可，因此習(xí)慣性地稱之為計(jì)算思維。計(jì)算思維已經(jīng)逐漸變?yōu)楝F(xiàn)代社會(huì)的人類需要具備的一項(xiàng)基本素質(zhì)和基本能力，而針對(duì)小學(xué)階段的學(xué)生而言，信息技術(shù)課程的實(shí)施開(kāi)展則是培養(yǎng)其計(jì)算思維的重要途徑。計(jì)算思維能力的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)起著指引作用，課堂教學(xué)逐漸由技術(shù)能力的加強(qiáng)變?yōu)榇龠M(jìn)學(xué)生的思維能力提升，使學(xué)生在思維能力方面得到鍛煉，賦予了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間和無(wú)窮的想象力、創(chuàng)造力，有效推動(dòng)了學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提升。但目前國(guó)內(nèi)的計(jì)算思維仍存在諸多問(wèn)題，在計(jì)算思維領(lǐng)域的研究仍以理論研究為主，忽視了實(shí)踐活動(dòng)。

近年來(lái)，我國(guó)許多學(xué)者逐漸開(kāi)始意識(shí)到計(jì)算思維對(duì)于學(xué)生能力培養(yǎng)的重要性，并給予更深入研究。計(jì)算思維在使用過(guò)程中形成了一系列思維模式，主要表現(xiàn)在四個(gè)方面。第一是模型化。在處理信息活動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)分析信息來(lái)源，建立一個(gè)比較明確的數(shù)據(jù)整理系統(tǒng)。第二是自動(dòng)化。在信息技術(shù)研究中，自動(dòng)形成了解決問(wèn)題的方法。第三是系統(tǒng)化。計(jì)算思維創(chuàng)建完整的系統(tǒng)解決方案，從而對(duì)問(wèn)題進(jìn)行自動(dòng)決策。第四是形式化。計(jì)算思維對(duì)于問(wèn)題的處理方式可以使用計(jì)算機(jī)，能夠?qū)?wèn)題進(jìn)行更抽象的分析，以便找到解決問(wèn)題的核心要素。由于如今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于處在小學(xué)階段的學(xué)生來(lái)說(shuō)傳統(tǒng)的課程設(shè)定已經(jīng)不夠滿足其知識(shí)基礎(chǔ)以及所生活的社會(huì)環(huán)境，學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的需求程度也越來(lái)越大，而小學(xué)的Scratch教學(xué)則是為了養(yǎng)成學(xué)生的信息技術(shù)操作能力以及計(jì)算思維良好基礎(chǔ)。以上可以看出，小學(xué)階段對(duì)于計(jì)算思維能力的培養(yǎng)研究甚少，并且存在著諸多問(wèn)題，對(duì)于課堂計(jì)算思維能力的培養(yǎng)還有待進(jìn)一步研究。

計(jì)算思維的培養(yǎng)途徑

人類與信息技術(shù)的新關(guān)系的基礎(chǔ)就是計(jì)算思維，學(xué)生能否獲得適應(yīng)未來(lái)社會(huì)等終身發(fā)展能力的關(guān)鍵因素就是計(jì)算思維教育。因此，計(jì)算思維的培養(yǎng)日益受到人們的重視，而其培養(yǎng)又是一個(gè)曲折、長(zhǎng)期且復(fù)雜的過(guò)程，那實(shí)施培養(yǎng)的途徑必然也是廣泛的、多渠道和多樣化的。

多學(xué)科融合，促進(jìn)計(jì)算思維發(fā)展 計(jì)算思維的培養(yǎng)不是進(jìn)行某一學(xué)科的實(shí)踐就能一蹴而就的，而是需要將多個(gè)學(xué)科進(jìn)行合理整合。數(shù)學(xué)學(xué)科作為計(jì)算學(xué)科，為計(jì)算思維的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)；科學(xué)學(xué)科則幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)了世間萬(wàn)物的內(nèi)外聯(lián)系并且作出了科學(xué)合理的解釋；而語(yǔ)文和英語(yǔ)學(xué)科則加深了學(xué)生對(duì)事物、事件的理解和解讀等等，多學(xué)科的合理整合將最大程度地促進(jìn)計(jì)算思維的發(fā)展。

探究與分析，助力計(jì)算思維發(fā)展 計(jì)算思維的發(fā)展建立在清晰的思路基礎(chǔ)上，這就需要引導(dǎo)學(xué)生用自己的思維方式去探究、去分析，去理清事情發(fā)展的脈絡(luò)并找到解決問(wèn)題的方法。探究與分析的過(guò)程，換而言之，也是學(xué)生知識(shí)內(nèi)化與自我構(gòu)建的過(guò)程，由于教師只是起著引導(dǎo)的作用，這一過(guò)程也只能依靠學(xué)生自主完成。教師可以利用多種方法引導(dǎo)學(xué)生去嘗試多種方法解決問(wèn)題，以尋求最優(yōu)化方案。

分層教學(xué)，驅(qū)動(dòng)計(jì)算思維發(fā)展 分層教學(xué)模式作為新課程改革背景下，對(duì)因材施教教學(xué)原則進(jìn)行具體體現(xiàn)的一種新型教學(xué)模式，要求教師必須從學(xué)生的實(shí)際學(xué)情出發(fā)，進(jìn)行差別化教學(xué)。由于家庭、學(xué)校、社會(huì)和個(gè)人因素的差異，同一班級(jí)內(nèi)的學(xué)生對(duì)于信息技術(shù)的掌握程度和學(xué)習(xí)水平也變得有所差距。一般情況下，大多數(shù)學(xué)生處于中上游水平，能根據(jù)教師引導(dǎo)完成基本學(xué)習(xí)任務(wù)，但也存在一小部分學(xué)生無(wú)法完成基本任務(wù)；極少數(shù)學(xué)生因基本任務(wù)難度低而無(wú)法滿足其學(xué)習(xí)渴望。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力情況來(lái)進(jìn)行層次劃分，針對(duì)性地制定教學(xué)策略和學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而更加有效地滿足不同層次學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展需求。

合作與分享，鞏固計(jì)算思維發(fā)展 在小學(xué)信息技術(shù)的教學(xué)中，由于學(xué)生的認(rèn)知水平和個(gè)人慣用思維范式有所不同，嚴(yán)重影響了課堂學(xué)習(xí)效率，阻礙了學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。以小組合作的模式進(jìn)行小學(xué)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)，不僅能彌補(bǔ)小組成員獨(dú)立思考和探索的不足，發(fā)揮合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，還能夠讓學(xué)生掌握好基本的信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)使用能力的提升也有促進(jìn)作用，從而鞏固計(jì)算思維的發(fā)展。

以疑促教，助推計(jì)算思維發(fā)展 質(zhì)疑是經(jīng)過(guò)較為充分的分析后提出的疑問(wèn)，思維始于質(zhì)疑，人的思維如果缺少了質(zhì)疑，便會(huì)變得比較膚淺和被動(dòng)。使學(xué)生能夠產(chǎn)生懷疑不僅僅能夠提升整體的教學(xué)效果，還可以挖掘出學(xué)生的創(chuàng)新思維與精神。以疑促教，將更有力地助推學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。

Scratch教學(xué)中小學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)成策略

創(chuàng)設(shè)情境，催生計(jì)算思維萌芽 教師可以將以往的教學(xué)案例與課程的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行一定的結(jié)合，創(chuàng)設(shè)出比較具有針對(duì)性的教學(xué)情境，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主的情境創(chuàng)設(shè)，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的加強(qiáng)有促進(jìn)作用，使他們的注意力變得更加集中，還有助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高解決問(wèn)題的能力。教學(xué)課堂中利用情境的創(chuàng)設(shè)，可以使學(xué)生的思想情感保持高度熱情與集中，還可以幫助學(xué)生更好的養(yǎng)成計(jì)算思維與內(nèi)化。例如，在《畫正多邊形》課堂設(shè)計(jì)中，課堂導(dǎo)入部分用與教學(xué)相關(guān)的圖形建筑物進(jìn)行情景導(dǎo)入：“同學(xué)們，看屏幕上的建筑圖片，你們能說(shuō)出建筑的名字和形狀嗎？”提出問(wèn)題后向?qū)W生展示水立方、五角大樓等著名建筑物。然后，通過(guò)引導(dǎo)正多邊形是各邊相等的圖形，學(xué)習(xí)完本節(jié)課，就能夠使用編程重復(fù)命令很快畫出不同形狀的正多邊形。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)，觸發(fā)計(jì)算思維 學(xué)生是Scratch學(xué)習(xí)的核心，如何能夠觸發(fā)學(xué)生在Scratch學(xué)習(xí)中的計(jì)算思維，則需要教師以生為本，對(duì)于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間要保證充足，保證其擁有自主創(chuàng)造的空間。教師可以使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式對(duì)學(xué)生的思考探究能力進(jìn)行引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)空間的大小可以直接影響學(xué)生各項(xiàng)學(xué)習(xí)潛能的提高。任務(wù)驅(qū)動(dòng)，允許學(xué)生犯錯(cuò)誤，鼓勵(lì)學(xué)生自己調(diào)節(jié)錯(cuò)誤。例如，在《畫正多邊形》的課程教授中，教學(xué)目標(biāo)是需要學(xué)生對(duì)Scratch的“畫筆”模塊的功能有一個(gè)初步的認(rèn)知，還可以使用這種功能畫出正多邊形。教師可以在教學(xué)的過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生由簡(jiǎn)到易去嘗試進(jìn)行圖形的分解。根據(jù)以上基礎(chǔ)內(nèi)容則需要教師進(jìn)行兩個(gè)教學(xué)任務(wù)的設(shè)置：任務(wù)一畫出直線；任務(wù)二畫出正四邊形。第一個(gè)教學(xué)任務(wù)的完成過(guò)程中，由于操作性過(guò)于簡(jiǎn)單，沒(méi)有過(guò)于復(fù)雜的步驟，所以大部分的學(xué)生可以很好地完成。第二個(gè)任務(wù)的進(jìn)行過(guò)程中則遇到了問(wèn)題，并且涉及學(xué)習(xí)Scratch過(guò)程中的計(jì)算思維。教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行一些指導(dǎo)，將已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，并且鼓勵(lì)其嘗試自行調(diào)試。任務(wù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)置，可以使學(xué)生能夠?qū)Νh(huán)狀的循環(huán)結(jié)構(gòu)有了更深刻的了解，對(duì)于他們后期的編程學(xué)習(xí)也可以打下基礎(chǔ)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)信息技術(shù)的源動(dòng)力。這種教學(xué)模式可以使學(xué)生的主體位置變得更加凸顯，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性也有很好的調(diào)動(dòng)作用，對(duì)于學(xué)習(xí)的創(chuàng)造思維進(jìn)行了更好的開(kāi)發(fā)。

建構(gòu)模型，培養(yǎng)約簡(jiǎn)思維 計(jì)算思維是幫助學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效整合和解決。教師在信息教學(xué)過(guò)程中，第一步要做的是需要確立問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行模式構(gòu)建。第二步，思考問(wèn)題。對(duì)問(wèn)題進(jìn)行模型建構(gòu)，從而轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能處理的簡(jiǎn)單模型。這是一個(gè)從具體到抽象的過(guò)程，這就要求，教師要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況以及心理發(fā)展特點(diǎn)，制定出符合學(xué)生學(xué)情的問(wèn)題模型。例如，引導(dǎo)學(xué)生畫正六邊形時(shí)，教師可以分步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型構(gòu)建：第一，先思考正六邊形六條邊都相等，然后每個(gè)角度是多少？第二，需要重復(fù)畫出六條相等的邊進(jìn)行拼湊，還是可以通過(guò)一個(gè)編程命令就可以畫出正六邊形，如果可以，是什么命令？這樣一來(lái)，將教學(xué)任務(wù)進(jìn)行分解可以引導(dǎo)學(xué)生先思考并在腦海中建立起模型，這是學(xué)生養(yǎng)成計(jì)算思維能力的基礎(chǔ)，可以促進(jìn)其思維的清理，對(duì)學(xué)生約簡(jiǎn)思維的培養(yǎng)也有好處。

分組探索，培養(yǎng)抽象思維 而抽象思維是計(jì)算機(jī)思維中的一項(xiàng)內(nèi)容，其最重要的是抓住關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行推理和判斷，從而加深對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)。在Scratch教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該避免知識(shí)點(diǎn)的講解過(guò)于枯燥，程序開(kāi)發(fā)的過(guò)程需要教師的正確引導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生的自主研究習(xí)慣的養(yǎng)成。例如，在教授《畫正多邊形》時(shí)，教師將學(xué)生分成四個(gè)不同的小組，每組完成不同的探索任務(wù)：1組畫正方形；2組畫正五邊形；3組畫正六邊形；4組畫正八邊形。各小組進(jìn)行嘗試并展示畫出的圖形。本環(huán)節(jié)中學(xué)生根據(jù)需要對(duì)畫正三角形的程序進(jìn)行自主思考、自主探索和抽象，同時(shí)結(jié)合正方形的特征，嘗試畫出正方形。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行大膽的嘗試，這樣一來(lái)既增強(qiáng)了他們的抽象思維，還能夠?qū)W(xué)生解決問(wèn)題的能力以及小組合作能力的提高起到促進(jìn)作用。

拓展延伸，培養(yǎng)評(píng)價(jià)思維 通過(guò)合理有效的課堂導(dǎo)入與課堂實(shí)踐，教師與學(xué)生能夠有效完成各個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，對(duì)所學(xué)知識(shí)具備一定把握。此時(shí)需要通過(guò)總結(jié)評(píng)價(jià)對(duì)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)與概括思維能力的有效鍛煉，有效培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。在進(jìn)行交流互動(dòng)的階段，學(xué)生可以充分地展示自己的作品，分享自己作品過(guò)程中的創(chuàng)意點(diǎn)，還可以對(duì)同學(xué)的作品創(chuàng)意做一個(gè)借鑒，吸取他們的建議，總結(jié)出自己作品的不足之處，并且能夠找到需要改進(jìn)的方向；教師要將評(píng)價(jià)的內(nèi)容變得豐富多元化，要完善評(píng)價(jià)方法的過(guò)程性，還需要組織多樣化的交流探討活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行交流與分享，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與不足。還可以融入答辯等方法進(jìn)行交流。最后教師還應(yīng)進(jìn)行拓展延伸，鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，充分發(fā)揮創(chuàng)新思維，創(chuàng)作出更多的作品來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生水平的進(jìn)一步提升。這一系列過(guò)程既能幫助教師把控教學(xué)反饋，又能培養(yǎng)學(xué)生的評(píng)價(jià)思維。例如，在《畫正多邊形》一課，教師出示Scratch動(dòng)態(tài)演示復(fù)雜圖案，分析循環(huán)嵌套的用法，引導(dǎo)學(xué)生自由創(chuàng)作，學(xué)生利用多層循環(huán)自主創(chuàng)意，畫出復(fù)雜、精妙的圖形，完成后在班級(jí)內(nèi)挑出優(yōu)秀作品展示，并對(duì)作品進(jìn)行自評(píng)與他評(píng)。在課堂教學(xué)最后階段的總結(jié)評(píng)價(jià)和拓展延伸，促使學(xué)生充分發(fā)揮想象，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維的培養(yǎng)。

展示引領(lǐng)，強(qiáng)化計(jì)算思維 教師通過(guò)展示優(yōu)秀作品，能夠增強(qiáng)學(xué)生的感官形成與認(rèn)知，同時(shí)調(diào)動(dòng)起學(xué)生對(duì)于科目教學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。鑒于時(shí)間和學(xué)生水平問(wèn)題，教師無(wú)須重點(diǎn)講解程序腳本，而是起著拋磚引玉的作用，讓學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行課后探索和鉆研，自主地探討和總結(jié)。通過(guò)展示引領(lǐng)，既因材施教，滿足高水平學(xué)生的需求，又能在拋磚引玉引領(lǐng)過(guò)程中，強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算思維。

積極開(kāi)展基于項(xiàng)目式的Scratch畫圖教學(xué) 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)即提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、解決問(wèn)題和評(píng)價(jià)，與計(jì)算思維的五個(gè)要素即算法思維、分解、抽象、概括和評(píng)價(jià)，契合度相當(dāng)高。教師可結(jié)合生活實(shí)際，將Scratch畫圖教學(xué)內(nèi)容與多學(xué)科進(jìn)行融合，給學(xué)生的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供可行性條件?？衫糜行缘膯?wèn)題激發(fā)學(xué)生思考問(wèn)題的欲望；創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境引導(dǎo)學(xué)生不斷探索；依托項(xiàng)目設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生利用小組合作，進(jìn)行項(xiàng)目分析、設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施，并通過(guò)撰寫項(xiàng)目報(bào)告對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)和反思。

總而言之，計(jì)算機(jī)思維在編程活動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對(duì)于小學(xué)編程課堂教學(xué)，小學(xué)編程老師應(yīng)該以計(jì)算機(jī)思維為核心，將其順利地融入日常教學(xué)，對(duì)于自己的教學(xué)模式與策略進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與完善，使學(xué)生保持對(duì)學(xué)習(xí)編程的興趣與渴望，有利于學(xué)生在整個(gè)自主的學(xué)習(xí)過(guò)程與交流探討的過(guò)程中，提高挖掘他們的創(chuàng)造性，來(lái)促進(jìn)思維的發(fā)展，使“計(jì)算思維”能夠良好地融入編程實(shí)例教學(xué)。同時(shí)，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力情況設(shè)定針對(duì)性的問(wèn)題，并以圖形的方式表現(xiàn)程序，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；教師需要在教學(xué)前期環(huán)節(jié)做到充分利用教學(xué)媒體做好知識(shí)教學(xué)，體現(xiàn)出Scratch教學(xué)的實(shí)踐性，使學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中養(yǎng)成良好的計(jì)算思維能力。