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经历思维过程，把握计算本质

发表时间：2020/1/7 来源：《中小学学校管理》2019年4月总第168期作者：初相波

[导读] 思维是人们通过大脑活动，思考和解决问题的能力。而计算思维是人们面对计算问题时对计算对象能动、间接、概括的反应。

——例谈小学信息技术学科计算思维培养策略
　　山东省青岛市北区实验小学　266232
　　摘　要：现代社会信息技术对人类的影响无处不在。电子产品的不断更新和网络速度的加快，一方面改变了人们的衣食住行，另一方面也对人们的思维提出了新的容量要求。它需要传统的技能，如阅读、写作和算术，也需要新的能力——计算思维，以适应当今社会的快速发展。同时，随着中小学信息技术课核心素养的提出，如何在中小学信息技术课程设计中体现计算思维，提高中小学生计算思维能力，成为了信息技术老师进一步学习的内容和思考的方向。
　　关键词：计算思维　Scratch编程　教学
　　思维是人们通过大脑活动，思考和解决问题的能力。而计算思维是人们面对计算问题时对计算对象能动、间接、概括的反应。作为小学信息技术教师，在日常信息技术教学过程中，要以知识为载体启发和培养学生发现问题、分析问题、解决问题、创新应用等思维能力，并将此作为自己日常教学的关键和目标。所以，笔者认为计算思维是通过嵌入、简化和仿真的方法，把看起来困难的大问题重新阐述、简化成单个简单的小问题，并逐个处理的过程。它是每个人都应具备的思维方式。那么，如何在信息技术课堂教学中渗透计算思维，培养学生的思维能力呢？五年级的Scratch程序教学就能很好地解决这个问题，学生在学习过程中能有机会去思考、分析、模仿、创新，他们可以在解决问题的过程中不断寻求挑战，编写、分析程序也是学生计算思维训练的有效载体。基于此，笔者借助Scratch课程，来提升学生的思维能力，培养学生的计算思维。
　　一、设计脚本，归纳思维
　　计算思维是一种抽象逻辑思维。它是在感性认识取得材料的基础上，运用概念、判断和推理等理论认识形式，对客观世界间接、概括的反映的过程。它以概念性、抽象性、逻辑性为基本特征。它包含两个阶段：从感性具体上升到思维抽象，从思维抽象上升到思维具体。运用计算思维不但使我们能够了解问题是什么，而且能制定可行的解决方案，最终用计算机解决复杂的问题。比如在教学用“猫鼠对话”的案例时。
　　师：请同学们仔细观察对话剧本或回忆自己平时与人对话的场景，思考实现对话的基本单位或过程是怎样的？生：老鼠问一句，猫答一句。师：我们可以发现构成对话的基本单位为“一问一答”两句话，对话就是通过这个最小的基本单位不断重复循环的发生，得以实现并不断深入。

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师：根据以上分析发现，我们可以把猫鼠的对话剧本简化为如下形式：鼠说——猫说鼠说——猫说……请你们思考一下，猫和老鼠能同时说话吗？生：不能。这样就不成对话了。师：那老鼠在说的时候，猫应该在干什么？生：猫在听。师：也就是说要使得对话顺利进行，两句话之间还必须有一个听的过程。那么猫鼠的对话剧本应该如何简化表示才完整呢？生：鼠说——猫听——猫说——鼠听——鼠说——猫听——猫说……师：如果我们把对话剧本按角色再进一步细分成“分角色剧本”，又会是怎样的形式？请同学们试一试。生：鼠的剧本：鼠说、鼠听、鼠说、鼠听……猫的剧本：猫听、猫说、猫听、猫说……师：好了，至此我们顺利地概括抽象出了两个角色的对话模型。
　　本环节中运用不完全归纳推理的思维方式，通过分析化简“对话”的形式，引导学生抓住“对话”关键特征，降低其复杂度，提炼概括出计算设备可以处理的模型，从而使我们可以以人和计算机两者都能理解的方式，呈现与执行解决方案来解决问题。
　　二、在创新实践中，落实计算思维能力培养
　　把Scratch程序引入课堂，其真正意义不是在于让学生明白软件中各个模块的作用，或者完成某个脚本设计、实现某项功能，而是在于通过学习编写脚本的过程，培养学生发现问题、分析问题、解决问题、创新应用等思维能力。如果教师不把分析、思考及优化的过程呈现出来，那么学生也仅仅是收获知识，而无法培养学生的计算思维能力。因此，在教学中，教师不能只是简单的示范，而是应在教学中带领学生从任务的整体入手，分析问题本质，寻求解决问题的方法与策略，在学生的探究过程中，训练学生的计算思维。
　　三、作品展示+设计说明，训练概况思维
　　学生完成程序设计后，通过游戏操作展示自己的作品，并对游戏设计进行说明，包括制作过程中遇到的问题、修改的思路、解决问题的方法等。如学生在分享“判断老鼠”的脚本时一再强调：经调试发现，控件仅判断一次是不够的，需要将判断控件放在重复执行的控件中才能保证判断准确。学生阐述设计说明的过程是对思维进行梳理、总结、提炼的过程，这正是计算思维中“概况”思维的一种表现。
　　总之，计算思维的教学对我国中小学教育来说，还是一个全新的领域，不仅需要教育专家们在理论研究上做出引领和指导，也需要我们一线教师加强自身修养，提升课程领悟能力。只有在教学实践中不断加深对计算思维的认识和理解，深入思考计算思维在解决问题中的应用，积极寻找计算思维落地的教学策略，践行信息技术学科真正基于核心素养而教的理念，才能促进学生计算思维的形成和高效发展。
　　参考文献
　　[1]李艺信息技术课程核心素养体系设计问题讨论[J].电化教育研究，2016，（4）。
　　[2]汤希玮胡秋玲小学教育中计算思维方式培养[J].湖南第一师范学院学报，2017，（2）。
　　[3]车敏安利张红梅计算思维能力培养在程序设计课程中的落地实施[J].计算机教育，2017，（4）。