趙鴻

日常生活中許多人習(xí)以為常的活動都蘊含著計算思維，菜譜就是算法設(shè)計的一個例子。菜譜會將一道菜的烹飪步驟一一羅列出來，比如將食材切成塊狀、將油倒入鍋中加熱等，不會做這道菜的人，只要按照步驟操作，就能做出來。這種把解決問題的過程分解、細化并且明確到每一個步驟和方法的思維活動就是計算思維。在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維不僅是《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的要求，也是在大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)不斷發(fā)展背景下的信息時代要求。本文以三年級上冊“賽車游戲”一課為例做具體說明。

一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。小學(xué)生因為年齡較小，生活經(jīng)驗不足，所以在學(xué)習(xí)編程時常常會遇到困難，如條件判斷、循環(huán)操作等概念對小學(xué)生來說既遙遠又抽象，很難理解。因此在教學(xué)中，教師要有意識地創(chuàng)設(shè)生動具體的場景，引發(fā)學(xué)生情感共鳴，激發(fā)其內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力。

在教學(xué)“賽車游戲”一課時，教師通過無人駕駛汽車導(dǎo)入課程內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生看過的科幻電影創(chuàng)設(shè)情境：在不久的將來，人們?nèi)绾卧O(shè)計出一輛能自動行駛的汽車？將角色運動和方向調(diào)整的相關(guān)指令融入學(xué)習(xí)任務(wù)情境中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造愿望和興趣，培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。創(chuàng)設(shè)情境要結(jié)合學(xué)生的思維發(fā)展特征，結(jié)合學(xué)生的生活實際，拉近學(xué)生與所學(xué)內(nèi)容之間的距離。創(chuàng)設(shè)的情境還要利于學(xué)生動手實踐，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自主探索、動手實踐、合作交流，在自主實踐中深化對知識的理解。同時，創(chuàng)設(shè)的情境也要具備寬松、民主、安全、和諧的課堂學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生敢于表達，使其在輕松愉快的氛圍中主動學(xué)習(xí)，讓課堂真正成為學(xué)生展示自我的舞臺。

二、分析任務(wù)，引發(fā)計算思維

具體的課堂教學(xué)設(shè)計要以任務(wù)驅(qū)動為平臺，緊扣“賽車游戲”的學(xué)習(xí)任務(wù)，將其概括為“編寫程序腳本，讓賽車從賽道起點跑到終點”，并進一步細化分解為“起步”“連續(xù)行駛”“修正方向和停車”這三個具體的子任務(wù)。其中，賽車起步時要移動到固定的起點，擺正車頭，初始化賽車的位置和方向，這樣賽車才能順利駛?cè)胭惖?。連續(xù)行駛需要賽車角色能沿著預(yù)定的方向連續(xù)前進，修正方向和停車則要求賽車在行駛過程中能檢測到彎道和終點，行駛到特定位置時能自主修正方向和停車，實現(xiàn)無人駕駛。

上述過程通過對計算思維的分解與評價，把大任務(wù)拆解成具體的小任務(wù)，把復(fù)雜任務(wù)拆解成簡單任務(wù)，把陌生的情境拆解成能用已有知識解決的熟悉情境，與圖形化編程的知識點、學(xué)生計算思維能力的發(fā)展階段相匹配，充分體現(xiàn)了“自頂向下，逐步求精”的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計理念。通過任務(wù)驅(qū)動，學(xué)生能夠明確自己的思考過程，把腦海中的想法分解、轉(zhuǎn)化為圖形化的編程指令，進而引發(fā)計算思維。

三、編寫程序，提升計算思維

通過上述情境創(chuàng)設(shè)以及任務(wù)分析，學(xué)生對本課的編寫程序已有了具體了解，需要實現(xiàn)的功能簡單明確，能通過基本的編程指令來描述解決。接下來，要給予學(xué)生時間和空間，讓學(xué)生自主設(shè)計算法以及編寫程序。

賽車在起步時要移動到起點，擺正車頭方向使用“面向90度”控件，這樣就能順利起步駛?cè)胭惖?。?jīng)過任務(wù)分解，學(xué)生很容易把要實現(xiàn)的功能和圖形化編程指令一一對應(yīng)起來，加深對各種指令的理解。賽車連續(xù)行駛要求賽車角色不斷地執(zhí)行“移動1步”控件，并和“重復(fù)執(zhí)行”控件搭配使用，組成循環(huán)結(jié)構(gòu)。

賽道是彎曲的，賽車連續(xù)直線行駛就會駛出賽道進入綠色的草坪區(qū)域，要及時修正方向，可以在車頭左右兩側(cè)各設(shè)置一個傳感器，轉(zhuǎn)彎時一旦觸碰到綠色草坪就提示修正方向。停車需要檢測賽車是否碰到了紅色的終點標(biāo)志，碰到即停車。賽車在行駛過程中要每時每刻檢測是否碰到綠地和紅色標(biāo)志，一旦碰到要立即修正方向或者停車。通過偵測控件實現(xiàn)條件判斷結(jié)構(gòu)，遇到特定情況時程序能采取對應(yīng)的措施，就像人在開車一樣，滲透了模式識別的理念，用程序來描述現(xiàn)實世界的變化，實現(xiàn)了從無序到有序的轉(zhuǎn)變。

四、合作交流，完善計算思維

建構(gòu)主義理論認為，學(xué)習(xí)是學(xué)生依據(jù)其已有的知識和經(jīng)驗所進行的主動建構(gòu)，鑒于個體的特殊性，各個學(xué)生有其不同的學(xué)習(xí)態(tài)度、思維方式和認知風(fēng)格，每個人都以自己的方式理解教師的要求，因而其活動結(jié)果必然存在差異。認識并非純粹的個體行為，而是不同個體之間表達、交流、質(zhì)疑與反思，據(jù)此不斷改進的過程。因此，需要安排小組合作，在小組中交流各自的想法。

小組合作中，經(jīng)歷不同觀點的碰撞，學(xué)生思路得到糾正，疑惑獲得解決，思維漸趨完善，在相互印證中形成共識。在“賽車游戲”中，有的學(xué)生對角色左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)沒做區(qū)分，有的分辨不清，有的對角色位置定位不準(zhǔn)確，有的沒有意識到要重復(fù)檢測彎道和終點。怎么突破這些難點？通過小組交流，學(xué)生們受到啟發(fā)，紛紛針對各自的疑問進行操作嘗試。通過實際體驗和程序驗證的方法，學(xué)生可以清晰地看到每一條指令的執(zhí)行效果，發(fā)現(xiàn)自己的程序哪里出了問題。

五、反思總結(jié)，升華計算思維

研究表明，計算思維所要求的核心技能與數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科核心素養(yǎng)有明顯交叉，如計算思維的核心技能“抽象”，體現(xiàn)為數(shù)學(xué)中的“抽象推理”“通過反復(fù)推理尋找和表達規(guī)律”等。反思是以學(xué)生嘗試后獲取的經(jīng)驗為思考對象，從中抽象概括出知識技能或?qū)⒅R歸納整理形成結(jié)構(gòu)。其一，學(xué)生通過整理本課知識，形成“賽車游戲”起步、連續(xù)行駛、修正方向和停車這幾個主要步驟以及每一步的程序編寫；其二，積極思考偵測控件還可以拓展和運用到哪些類似的學(xué)習(xí)任務(wù)中。在學(xué)生概括總結(jié)的過程中，教師配以板書、流程圖，簡要、直觀地呈現(xiàn)本課知識，在幫助學(xué)生形成知識框架的同時，進一步升華其計算思維。

綜上所述，在教學(xué)中，教師創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過任務(wù)分解引發(fā)計算思維，學(xué)生親身嘗試、主動編寫程序，感受計算思維，在合作交流中改正和完善自己的計算思維，并通過辨析、追問促使計算思維不斷攀升，推動進一步發(fā)展。