从一则编程教学案例看小学计算思维在信息技术课堂的渗透

                                                               韩芳芳

随着人工时代的到来，创新教育在国内蔚然成风，作为与信息社会有着密切联系的信息技术课堂，教育新时代的要求让教师课堂的教学内容不能再以陈旧的技能知识训练为主。学生的主动求新，主动探索意识在课堂上越来越多的彰显出来。编程学习已经越来越多的进入学生课堂。微软创始人比尔盖茨曾说过孩子编程要从小开始，从兴趣出发，通过计算机编程来培养创造力，未来我们的下一代才更具有竞争力。我们国家也在进行着一股青少年学习计算机编程的浪潮，编程背后涉及到的计算思维也慢慢的走进了教育研究者的视野。

在今天这样一个技术驱动的数字经济时代，我们每个人都需要进行不断的自我迭代，而迭代的一个途径，就是学习计算思维，了解编程。这样每个人都可能成为数字时代的创造者，甚至领导者。[if !supportFootnotes][1][endif]2011年，国际教育技术协会（ISTE）联合计算机科学教师协会（CSTA）共同给出了计算思维的操作性定义。计算思维是一个问题解决的过程，该过程包括确认问题、分析数据、抽象、设计算法、选择最优方案、推广六大要素。我国的高中信息技术课程标准（2016）已经提出了计算思维的概念：计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。从这个概念中我们可以看出，计算思维是某种思维活动，它独立于技术而存在，另外，它的形成基于问题的解决过程，这个过程指向的就是学生对于问题的分析与解决。在国外，美国国际教育技术协会和美国计算机科学教师联合会一起制订了一套可操作规范，并在课堂上推广计算思维。谷歌公司发布了计算思维在线课程，并为在不同领域融入计算思维提供了大量极富价值的资源。如今，大部分编程教学采用的scratch软件编程就是一种开发学生计算思维的很好的方式，scratch作为一种可视化的编程语言，它的学习环境非常丰富，利用它可以制作交互式程序、富媒体项目，包括动画故事、读书报告、科学实验、游戏和模拟程序等。并且它不仅仅是一个编程工具，它让学生在编程过程中独立思考、接受挑战，提高解决问题的能力。Scratch编程是一种非常好的训练学生计算思维的工具。

如今，scratch编程也已经渐渐的融入到小学信息技术课程中。很多省市地区都有了自己开发的小学编程教材，国内也出现了很多类似的编程平台，比如网易咔哒，编程猫，scratch以及kodou编程等等。这些编程全部是基于图形化模块，都是采用搭积木的方式编写程序，降低传统编程语言学习的难度以及认知负担，让学生可以更专注的思考程序的创新以及作品的创意。我们今天提到的编程软件就是积木块图形化编程程序Scratch。

笔者觉得可以在编程教学的过程中渗透计算思维，谢忠新老师说过编程教学的计算思维可以通过分解、模式概括、抽象、算法思维、评估来形成有效的问题解决方案，然后通过编程来实现解决方案。编程是计算思维培养的重要手段，编程可以使得计算思维概念具体化，成为学习法计算思维的工具。[if !supportFootnotes][2][endif]

在经过一段时间的教学摸索后，笔者总结出了一个小流程，流程如下：

[if !supportFootnotes]

[endif]

[if !supportFootnotes][1][endif] 演讲|刘康平：为什么我们每个人都应该学习计算思维？  http://www.sohu.com/a/122950604_133098

[if !supportFootnotes][2][endif] 谢忠新  关于计算思维进入中小学信息技术教育的思考   《中小学信息技术教育》2017.10

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笔者用最近的一个教学案例来说明

教学案例是《小球对对碰》：两个小球，

（一）出示作品，案例分析：教师出示作品案例，提出课堂研究主题，学生观察分析作品，进行作品描述。学生按小组活动，教师下发exe小游戏，学生分组试玩，并讨论课程卡片内容如下：

（二）指导学生进行问题分解：

1. 教师指导学生进行问题分解，如何把这一个小游戏分解成若干个小问题呢，在小组里提出这些问题。

2. 学生进行问题分解和描述：

（1）如何让小球和箭头画虚线

（2）如何用上下左右键控制箭头，如何用WASD控制小球

（3）黑色箭头碰到白色小球如何停止

3.教师引导学生思考：哪些问题是已知概念，不用通过老师的讲解就已经学会的。哪个问题是案例的重点问题所在。

（三）关键问题明晰，编程新模块学习

1. 学生找出关键问题，明确需要学习的新知识点

学生找出关键问题：如何用上下左右键和字母键控制小球

教师进行关键问题教学，进行“面向***”模块教学

（四）学生模仿设计

学生模仿设计，尝试问题模式概括：模式概括是寻找一类问题的一般方法，开发可用于解决许多类似问题的解决方案。

（五）交流互动，作品完善修改

     小组内作品进行交流，并进行代码的调试和互动

（六）自由发挥  开拓创意

教师展示学生作品：学生评价：评价方法从：是否容易完整

是否准确   是否有创新？   是否符合我们的设计标准进行评价。

在整个教学过程中，教师要关注：

 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。