立足信息课堂培养计算思维 论文

立足信息课堂培养计算思维——以可视化编程scratch课堂教学为例[摘要]：什么是计算思维？周以真认为计算思维是运用\o"计算机论文"计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它包括了涵盖\o"计算机论文"计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维应该是每个人具有的基本技能，而且计算思维对其他领域的学习也有很大的帮助作用，使学生受益终身。自周以真教授提出“计算思维”后，计算思维便以迅速发展的态势，渗透到中小学的课堂一线教学中。小学作为基础教育的重要阶段，如何在信息技术学科中培养学生的计算思维能力，如提升学生的计算思维?使我们一线教师都在思考的问题。笔者认为，计算思维不能简单认为单一的思维，他不同于设计思维、创新思维。计算思维是人类的基础思维，是人类必备的思维习惯，是每个人都应该拥有的思维。小学生正处在以形象思维向抽象思维转变的阶段，计算思维的核心特点就是抽象和自动化，以scratch程序设计为主体来培养学生的计算思维，适务合成为中小学开展计算思维教育驱动的载体。本文立足计算思维培养为动力研究，以小学生Scratch编程教学为例来探讨计算思维培养的模式、策略及评价方法，为计算思维教学以及计算思维在其他领域的应用提供一些参考。通过分析苏科版小学信息技术五年级Scratch程序设计内容，学生从易到难探究不同类型的创意表达和作品形式，在整个过程中逐步发展计算概念和计算实践，从而培养计算思维的熟悉度和流畅性。[关键词]：scratch教学计算思维编程教学目前，“计算思维”已经成为信息技术课程中小学生学科核心素养培养的一个重要目标，可见，“计算思维”对现代信息技术教学影响深远。经过长期的一线教学实践研究和思考，

笔者发现，在三维目标里，对于“知识与技能”“过程与方法”“情感态度和价值观”目标的培养，教师更关注的是学生技能的提升，而提升的方法，是教师操作学生模仿与练习，却忽视了教学过程中对其思维过程的培养，让学生错失了思维训练的好机会，让信息技术课成为更多的模仿，缺少了创造。针对这一特点，教师在进行教学设计时，要予以关注。从广义上来说，在小学信息技术教学中渗透计算思维，教师应引导学生学会“思考”，培养他们养成“思考”的习惯，最终形成灵活的思维能力。狭义上来讲，就是要在每一节课，每一个案例中渗透计算思维的培养。Scratch简介:Scratch是苏科版小学信息技术五年级第一个板块的内容，也是学生接触编程的开端。Scratch是美国麻省理工学院开发的一套源程序，它不需要用键盘逐行代码只要轻松的拖拽就可以完成脚本的编写，Scratch的修改也很简单，利用Scratch开展教学培养学生的计算思维具有如下优点(1)界面直观，趣味性强。(2)入门简单操作性强。(3)功能强大，创造力强。然而在教学过程中利用scratch展开教学也会存在以下误区(1)重舞台规划，轻脚本选择(2)重控件应用，轻程序分析(3)重片段编写，轻系统设计。所以在教学中利用图形化的编程模式，减少了语句输人上的一些问题，更关注的是程序建模的过程，这是符合计算思维培养精神的。针对计算思维融入Scratch教学的途径，笔者做了以下思考。程序设计每一课的内容基本上都是围绕一个有趣的任务进行，完全适合应用任务驱动教学方法。一创设情境引发思维在平时的教学中渗透计算思维，最重要的是教学方法的改革。计算思维不是教学内容的改变，也不是工具的改变，而是教学方法、方式的改变。情境是一节课的开始，创设个来源于生活并且有趣的真情境是非常重要也是十分必要的，好的情境不仅能带出课题，还能适时把问题融入其中。以五年级《穿越迷宫》一课为例，在本节课中，教师以现实生活中学生特别爱玩的传统迷宫游戏为人口，把学生带到了生活中最快乐的回忆中，然后运用启发式提问“你们想不想自己建造一个

迷宫?”引导学生思考，把真实迷宫与计算机上的迷宫产生联系，学生由游戏玩家变为游戏设计者，激发学生的学习欲望，启发学生思考。再以《火柴人跳舞》(苏科版小学信息技术五年级Scratch板块第三课)第一课时为例，1.师：向学生展示几段火柴人的Flash动画，观察火柴人的动作。师生互动交流总结：火柴人动画作品的特点主要是以其简易的结构而制作的动画故事、格斗动画，以及游戏等。火柴人的基本动作包括走、跑、跳、投、拳击、腿击、上爬、匍匐、下爬等，但无论是哪个动作，都是基于人体的真实标志性动作。从而导出课题：今天我们和同样的原理来制作火柴人跳舞的动画。以这样的情境用火柴人的动画导入激发学生的学习兴趣，引发同学的思考。为以后的学习打下坚实的基础。情境认知理论认为:知识是情境化的，通过活动不断地向前发展。构建与现实生活产生勾连的情境创设最易让学生产生心灵共鸣，从而充分调动学生学习的欲望与兴趣，为整个教学学生参与度打下坚实的基础。计算思维的核心是“抽象和自动化”，为了体现这一主题，教师都会选择同学们喜欢的主题和情境来引发同学们的思考，准备了相关的内容，准备在课堂中体现这一核心。但是，这种设计却很难达成预定目标，其原因是:第一，这个核心主题过于高深和抽象;第二，无论多精妙的设计，一旦放入课堂中，还是会有种生硬的“表演感”，有的时候简单的谈话和随机生成的课堂教学外就能作为一种好的教学资源。建构主义教学观中，有一种模式叫“支架教学”

，当学生遇到问题时，教师不急于告诉答案，而是给相关概念做辅助“支架”,引导学生思考，发现知识。五年级的学生正是形象思维向抽象思维过渡的阶段，而抽象思维则是以概念为基础。此时的学生，还未养成概括、归纳的习惯，教师要引导他们形成这样的习惯。课堂上有很多这样随着师生活动而生成的随机资源。其实深思就发现这些观点稍作修改与利用，就会成为培养学生思维习惯的教学资源。二分解任务拓展思维开始游戏回到初始位置继续前进进判断是否碰到墙壁判断是否碰到终点继续前进结束游戏戏就是教师通过各种“任务”来引导学生主动学习的过程，教师呈现的任务就是要学生做一个开发者，设计与制作游戏或者创意作品。问题提出后，把大任务分解成小任务，要完成任务碰到的问题是什么?问题意识是思维的动力，所以基于任务的相关问题需要学生思考如何解决。在《穿越迷宫》一课中，

教师引导学生细化问题，需要解决的问题如下:第一怎么样新建一个迷宫背景？第二，怎么样选择一个走迷宫的角色开始游戏回到初始位置继续前进进判断是否碰到墙壁判断是否碰到终点继续前进结束游戏戏小猫跟随鼠标移动小猫跟随鼠标移动否是否是回到初始位置回到初始位置否是否是这里设计的任务是“用流程图的方式表现迷宫的实现过程"。在这个环节回到具体他每一个问题和任务中，学生积极接受教师的任务，在不断思考每一个小问题的解决过程中，可以不断地涉及计算思维的相关概念，教师适时提出包括判断分支、循环、事件等在内的概念，让学生体验编程的乐趣。培养学生的思维能力，在教学的过程中应该多问一个“为什么”。教学时，笔者发现，在学生已经回答或者勉强回答出预设的回答时，教师就会急于下一环

节的教学。其实，即使有学生回答出这个问题，并不代表大部分学生都已经理解了这个教学点。因此，在课堂上多问一个“为什么”，可以给学生更多思维发散的时间和机会。笔者执教《青蛙过河》(苏科版小学信息技术五年级Scratch板块第四课)-课时，要求学生能够借助坐标点，让青蛙一步地“跳”到河对岸。学生学习了坐标，并在学会了“移到X:()Y:()”这个模块进行初始化程序后，开始编写青蛙“跳”荷叶的程序。学生把这个模块运用起来，并分别填写了各个荷叶的不同坐标。但是，当连串的坐标“堆”起来后，学生发现，当“绿旗被点击”后，青蛙并没有如愿地从荷叶上“一蹦一跳”

地来到河岸，而是直接停在了河对岸，再次单击绿旗，青蛙也不再移动，似乎“卡”在那里。这是怎么回事?笔者让学生思考并观察“动作”区域里的模块，看看有什么发现。很快有一位学生发现了“在(1)秒内滑行到X:()Y:（），这就是放手让学生的尝试完成任务的好处，按照老师设计的分解任务，分层实现教学目标，掌握了知识技能，又学到了过程和方法，还锻炼了思维，一举多得。三优化策略，思维加工信息技术是一门重实践的课程，它更应关注学生能力的提升，而非机械地记忆知识点，这是它与知识类课程的不同之处。通过一学期Scratch的学习，有的学生可以自己根据设想，利用Scratch创作出小程序或者小游戏，而有的学生却只能重复出课本上的几个范例。这是因为他们在学习过程中使用了不同的学习方法。前者的思维能力得到了提升，养成了科学的思维习惯，而后者只是在“模仿”。这正提醒我们一线教师，在教学时，应关注思维的过程，而不仅仅是模仿的结果。在教学《小猫出题》(苏科版小学信息技术五年级Scratch板块第十课)一课时，学生开始接触“变量”这个概念。在执教前面几个班级时，笔者都是先把“加数1”“加数2”“和”三个变量全部新建好，再做下面的程序。这样就出现一个问题，学生都会想当然地将“和”这个变量放在“等于号”后面，导致程序出错。这其实是思维方式的问题。此“和”非彼“和”，新建的变量“和”，是用在判断里的，判断回答者的答案与之是否相同，相当于，它是电脑“算”出来了。但是跟小学生解释起来，很容易让他们越听越糊涂。在执教后面的班级时，笔者打算换一种策略，用一种“逢山开路，遇水搭桥”的思路。于是，先只新建“加数1”和“加数2”这两种变量。那么，“等于号”后面放什么呢?自然是放“侦测”里的“回答”,它表示的是做题人的“回答”。这个很好理解，学生都不会错。之后，学生总结出搭建有变量程序的步骤:①新建“变量”;②给“变量”赋值;③进行条件判断。根据这三个步骤，到了条件判断时，为了让回答者的答案与标准答案相比较，那么此时就需要出现一个新的量，就是“标准答案”。它从哪里来?因为已有模块里没有，所以又需要新建“变量”一“和”，因此这个变量在我们最需要它的时候出现了。这种理解是“顺序式”的理解，顺着“思维流”-一路流淌下来，比较适合刚学习编程的孩子;而之前那种把变量全部新建好，再做赋值与判断的方式是一种基于全局考虑的,它更适合于有一定编程基础的学生。四内化迁移，提升思维在学生完成任务后，教师和学生在此阶段要做好总结评价工作。一方面，由教师组织学生对作品进行评价，并回顾通过编程解决问题的过程，可以有效地锻炼学生的评价和概括思维能力，这是计算思维培养中不可缺少的内容。另一方面，教师还应在此基础上继续拓展，让学生做后续研究与练习。例如，可以将问题迁移到设置不同的迷宫线路、给迷宫设置障碍等，通过多路径问题加大难度，促使学生进一步思考如何解决这些难度更高的问题。同时，这种计算思维的方法与能力同样还可以迁移到如吃豆游戏、赛车游戏等其他游戏问题中。由以上环节可知，教师在教学内容和整个教学环节都贯彻了计算思维，同时引导学生积极参与并使用计算思维方法分析、求解问题。更进一步地，在以后的教学中采用的工具可以从图像化语言循序渐进地转化到Python语言。通过在教学环节中渗透计算思维，可以培养学生的编程思维和计算思维能力，当然,计算思维的培养不是信息技术一门课程、几节课时就可以培养的，可能需要其他课程如数学、语言艺术等一起培养。当前国内信息技术课程的主要目标是培养学生的信息素养，随着可视化编程工具的出现,信息素养中最关键的计算思维培养也日益受到重视，相关理论与实践研究也在不断深人，需要教师运用合适的教学模式，发挥主导作用，精心设计教学过程，以可视化编程为抓手，让学生在情境中分析问题，用程序方法与计算思维方式解决问题。重视并培养学生计算思维教育的目的，是培养学生的计算思维意识和方法，最终是为学生的整体发展与终身发展服务。中小学的计算思维教育是基础，是为以后高等教育做基础，所以必须从基础做起。计算思维说到底是一种问题解决的思维，生活中的很多问题都需要运用计算思维进行解决，因此提高计算思维应用能力和解决实际问题能力是非常必要的。在整个教学过程中，教师同时要关注：1.在观察示例，探究发现时培养关注点分离的思维2.在模仿设计，进行尝试创作时（1）培养启发式推理的能力（脚本设计时）2）培养判断的能力（弄清程序运行的先后顺序）3.在交流互动、完善修改时（1）培养推理能力（通过程序运行发现错误代码，找出错误原因，调整后重新运行程序，观察结果如何，直到达到满意的效果，这一过程对于计算机编程至关重要，也是学生日后生活中的一种重要技能。）（2）培养优化处理的能力4.在自由发挥、开拓创意时，培养抽象的思维能力。计算思维最主要的特点就是当遇到很多问题时，能否把问题公式化，以便借计算机之力来解决它们？计算机思维者能够通过搜集、分析数据来理解问题；能把难题分解为多个小问题；能够不仅仅解决单个问题，而是去除细节、概括抽象、寻找模式，从而解决同类的所有问题。如果能够在编程教学中把这些贯彻到底。学生的计算思维肯定会得到训练。让计算思维这一概念落地，就要转变我们的教学理念，教师在关注知识与技能的同时，更应关注学生良好思维习惯的养成。从而获得结果，到如何更经济有效地获得结果，这是一个量变到质变的过程，需要一线教师长期不懈地坚持。由此可见，养成计算思维就要求教师优化教学，学生优化学习，让求知思路从需要出发，通过知识的迁移推进问题探究的过程，在产生学习需要的基础上，积极实施探究行为。要让具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题，抽象特征，建立结构模型，合理组织数据综合各种信息资源，从而进行分析与判断，达到解决问题的目标。总之，计算思维对现代信息技术教学影响深远。在小学可视化编教学中由此可见，教师在关注知识与技能的同时，更应该引导