新課標背景下培養(yǎng)學生計算思維的策略探究-以小學圖形化編程教學為例

圖形化編程教學策略

新課標背景下培養(yǎng)學生計算思維的策略圖形化編程教學策略探究——以小學圖形化編程教學為例

摘要：2022年版的新課標明確指出計算思維是信息科技學科中極為重要的核心素養(yǎng)，在小學圖形化編程教學研究和應用中，教師應在重視學生計算思維的培養(yǎng)，訓練，評價的過程。文章基于目前小學圖形化編程教學的現(xiàn)狀，以創(chuàng)設情境、任務驅動、展示交流、拓展延伸四個教學環(huán)節(jié)對應學生計算思維的感知、分解、形成、提升的培養(yǎng)、評價過程，從而探索出在小學圖形化編程教學中培養(yǎng)學生計算思維的策略。

關鍵字：計算思維

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》(以下簡稱新課標)的課程目標中的核心素養(yǎng)指出：“信息科技課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任?！盵1]新課標下倡導在教學中要培養(yǎng)學生的計算思維，其中新課標對應的五年級計算思維學段目標中提到通過實例，學生能用自然語言、思維導圖等方式描述算法，對于給定的任務，能將其分解，通過編程驗證該過程。[2]然而，目前小學圖形化編程教學只是單一的任務驅動教學，沒有多樣化的任務進行思維的訓練，導致學生作品單一，不利于學生思維進階。因此基于小學編程教學現(xiàn)狀，改變以往的編程教學思想，有機融合計算思維，將圖形化的編程教學與抽象的計算思維能力培養(yǎng)有機結合起來，采用多種教學策略對計算思維的培養(yǎng)和提升進行探索與實踐，極大地提高了學生的計算思維能力。

一、思想上注重計算思維的培養(yǎng)。

計算思維是美國計算機科學家周以真教授于2006年最先提出的，指運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計，以及人類的行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。[3]在2022年版的新課標中再次明確了計算思維作為義務教育階段信息科技學科的核心素養(yǎng)的重要性。其中在新課標對應的五

年級計算思維學段目標中提到通過實例，學生能用自然語言、思維導圖等方式描述算法，對于給定的任務，能將其分解，通過編程驗證該過程。[2]《新課標》中已經(jīng)把計算思維的培養(yǎng)提升到學科核心素養(yǎng)的高度，作為一線教師必須在觀念上重視學生計算思維，作為教育者，要先理解計算思維的概念，在思想上重視學科素養(yǎng)的培養(yǎng)，小學圖形化編程教學是學生創(chuàng)作作品的過程，也是學生運用電腦展現(xiàn)學科思想與方法的過程，是培養(yǎng)計算思維的有效途徑，所以在小學圖形化編程教學的教學觀念上，要重視學生計算思維的培養(yǎng)。

二、教學中融入計算思維的訓練。

以往的小學圖形化編程教學是“學生聽,教師講”的傳統(tǒng)教學模式，大部分的課堂只是單一的任務驅動教學，沒有多樣化的任務進行思維的訓練，導致學生容易存在思維定勢，出現(xiàn)學生作品單一的問題。因此教師在教學中要融入計算思維的訓練，以創(chuàng)設情境、任務驅動、展示交流、拓展延伸四個教學環(huán)節(jié)作為支架，借助思維導圖、腳本圖等進行計算思維的訓練，可以有效提升學生的計算思維能力。

(一)創(chuàng)設情境，感知計算思維。

創(chuàng)設好的情景可以為學生提供良好的暗示或啟迪，有利于鍛煉學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的適應能力。通過主動創(chuàng)設活動情境，給廣大學生構建一個真實的生活實踐應用學習場景，可以很好地吸引廣大學生，激發(fā)廣大學生的學習活動興趣。學生在一個日常生活的情境下主動進行課堂學習,培養(yǎng)學生觀察，表達計算思維的能力。

如筆者在《畫正多邊形》一課教學時，通過展示生活里出現(xiàn)的正多邊形組合圖形形狀，喚起學生的求知欲，并讓學生通過觀察圖形，用自然語言“2W1H”（whowhathow）表達框架的模式說出先畫一個基本圖形再重復，運用畫筆指令實現(xiàn)多邊形的繪制。在開展開源硬件學習《晝夜的更替》光線傳感器一課時，課程導入時向學生展示利用光線傳感器制作的感應燈，創(chuàng)設貼近學生生活的真實情景，通過讓學生觀察、分析感應燈的原理、制作方法，讓學生通過語言“2W1H”（whowhathow）表達框架（黑暗時，光線傳感器檢測到環(huán)境亮度不夠時，開

燈，可添加光線傳感器、運用光線傳感器檢測的數(shù)值進行實現(xiàn)）分析案例，讓學生在情景中通過語言分析表達初步感知計算思維。

(二)任務驅動，分解計算思維。

任務驅動法是小學圖形化編程教學中最常用的教學方式，在圖形化編程教學中，學生通常面對的是一個綜合性的游戲制作任務，需要學生利用和整合所學的基礎知識模塊去探索并提出解決任務的方案，將游戲大任務分解成一個個小的任務。引導學生運用思維導圖記錄自然語言分析的小任務，將感知思維進行思維導圖的表達，然后找到對應的腳本圖去逐步實現(xiàn)小任務的功能，最后完成完整的綜合任務。

如在《接蘋果》一課教學時，教師提問幫助學生分析接蘋果游戲，引導學生用自然語言描述小車、蘋果角色的游戲行為，將游戲制作任務（大問題）分解成多個小任務（小問題），然后用思維導圖記錄分解的小車、蘋果的任務，根據(jù)思維導圖找到相應的指令積木，編寫腳本，形成腳本圖，從而培養(yǎng)學生的分解計算思維能力，并根據(jù)思維導圖和腳本圖評價學生分解思維的情況。

圖為學生在《接蘋果》游戲項目的思維導圖和部分腳本圖

因此，教師借助提問幫助學生分析游戲，引導學生用自然語言描述角色的游戲行為，將游戲制作任務分解成多個小任務，“自然語言+思維導圖、腳本圖”的教學策略，不僅方便學生形象地分解大問題，逐一破解小問題，降低了學習難度，而且訓練了學生的分解思維能力，使思維過程有據(jù)可循。[3]

(三)展示交流，形成計算思維。

當學生已經(jīng)初步完成任務的腳本，需要對腳本進行調試，發(fā)現(xiàn)程序設計中的錯誤腳本，并進行修正，當是一個易錯的知識點，教師借助學習單引導學生進行

創(chuàng)設情境流任務驅動提升展示交拓展

小組合作探究，從而輔助學生進行腳本修改，同時也培養(yǎng)課堂助手小老師，鼓勵創(chuàng)設情境流任務驅動提升展示交拓展他們成為幫助他人或通過他人幫助解決問題的有效載體，學生完成程序設計后，通過游戲操作展示自己的作品，并對游戲設計進行說明，包括制作過程中遇到的問題、修改的思路、解決問題的方法等，在交流活動中，不同的思維方式，不同的問題解決辦法，思維知識能力都能得到進一步的相互碰撞。展示交流活動的過程就是知識逐步完備的過程，從而不斷完善自己的知識體系，促進思維的逐步發(fā)展。在交流的過程中，通過及時的反饋、對比，逐漸修正自己的思路，使結果愈趨完善，從而形成計算思維。

(四)拓展延伸，提升計算思維。

當學生形成了計算思維，掌握制作綜合任務的方法，老師可以通過拓展卡的策略培養(yǎng)學生舉一反三的能力，從而發(fā)散思維，從模仿教師的作品到創(chuàng)造自己的作品,形成不同的思維方式，碰撞出不同的火花，提升學生的計算思維，形成感知、分解、形成、提升計算思維的過程。

在《接蘋果》一課中，教師通過拓展卡，讓學生發(fā)散思維，鼓勵學生創(chuàng)作。如制作接蘋果2.0版本、接金幣、接紅包、大海撈魚、躲避飛鏢等等創(chuàng)意作品，并對學生的拓展作品進行操作展示自己的作品，對游戲設計進行說明，包括制作過程中遇到的問題、修改的思路、解決問題的方法等，同時也讓其他同學對作品進行評價、優(yōu)化，學生的計算思維得到提升的訓練。

三、評價中關注計算思維的反饋。

在教學中借助自然語言表達、思維導圖、腳本圖、拓展卡鄧測錄進行計算思維的訓練，同時也在教學的過程中要注重學生計算思維的評價反饋，計算思維的評價與教學環(huán)節(jié)中計算思維訓練過程的對應關系如下表所示：

小學圖形化編程教學流程的設計和學生計算思維培養(yǎng)的過程圖示

教學活動

觀看案例圖+腳本圖表示圖完成作品能否能用自然語言“2W1H”（whowhathow）的思路是否準確評價法。)分析案例（課堂觀察(思維導圖+腳本圖評價法。)感知思維維利用思維導維導圖+腳本礎上進行思維導圖+腳本圖表示程觀看案例圖+腳本圖表示圖完成作品能否能用自然語言“2W1H”（whowhathow）的思路是否準確評價法。)分析案例（課堂觀察(思維導圖+腳本圖評價法。)感知思維維利用思維導維導圖+腳本礎上進行思維導圖+腳本圖表示程序成情況(作品(作品評價法。)分解思維思維根據(jù)思作品的基作品完完成情況形成思評價作品提升生活動程序設計思路拓展

計算思維的評價方法評價法）

計算思維培養(yǎng)的過程

（一）課堂觀察評價法。

在創(chuàng)設情景，感知計算思維的過程中通過讓學生觀察案例、分析案例的過程中鼓勵學生以語言表達“2W1H”（whowhathow）的方式分析案例,從而學生的表達過程中，評價學生的感知計算思維。

（二）思維導圖+腳本圖評價法。

學生經(jīng)過前面用自然語言處理來描述案例、對案例進行任務分解，引導學生用思維導圖將學生感知的計算思維進行記錄，呈現(xiàn)思維分解的過程，學生已經(jīng)基本對任務分析清楚了。在形成流程的過程中，學生通過對比老師和同學的思維導圖，從而找出解決問題的最優(yōu)算法。在任務分解的教學過程，根據(jù)學生的思維導圖繪制情況、腳本圖的完成情況評價學生的分解思維。

（三）作品評價法。

學生根據(jù)思維導圖、腳本圖完成作品，在展示學生作品和拓展延伸作品的時候，鼓勵學生進行展示、設計思路的表達，并讓班級的學生對其作品進行評價，根據(jù)作品的完成度評價學生計算思維的形成和提升的情況，為下一步的教學調整做好計算思維評價的反饋。

四、在小學圖形化編程教學中培養(yǎng)學生計算思維的進一步思考。

小學信息科技學科的特點決定了在教學中要發(fā)展學生的計算思維，圖形化編程作為有效培養(yǎng)學生計算思維的方式，越來越備受關注。基于計算思維能力培養(yǎng)的圖形化編程需要進行系統(tǒng)化的轉變，從教學觀念、教學活動的設計、教學的評價等多個層面進行系統(tǒng)化的變革，以創(chuàng)設情境、任務驅動、展示交流、拓展延伸四個教學環(huán)節(jié)評價學生計算思維的感知、分解、形成、提升，探索出在小學圖形化編程教學中利用自然語言表達、思維導圖、腳本圖等策略培養(yǎng)學生計算思維，讓計算思維能力與編程能力協(xié)同發(fā)展。

參考文獻：

[1]為未來社會培養(yǎng)具有數(shù)字素養(yǎng)與技能的人才—