基于可视化编程的初中生计算思维培养策略

摘要：文章在对计算思维培养的背景进行梳理的基础上，阐明了如何理解面向初中生的计算思维，并提出构建基于可视化编程的初中生计算思维培养策略的三大原则，最后指出面向初中计算思维的培养应重点关注的方面。

关键词：计算思维;可视化编程;初中信息科技

中图分类号：G642.0  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）11-0034-02

计算思维如同阅读能力和数学计算能力一样，是每个人都应该具备的基本思维能力。[1]同时，具备计算思维更有利于学生理解信息社会本质、提高自身数字素养以及创造性地使用信息科技解决问题，因此，计算思维进入初中教育课程具备必要性，一线教师也有必要探讨面向初中生的计算思维培养策略，使计算思维的培养落到实处。

● 如何理解面向初中生的计算思维

计算思维最早被认为和计算机编程紧密相关，随着计算机技术的普及和程序设计的发展，人们开始重新审视计算思维。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中明确指出，计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及抽象、分解、建模、算法设计、模拟、仿真、验证、反思、迁移等思维活动。

因此，对于初中生来说，计算思维是个体在解决问题过程中产生的思维逻辑和思维活动，其中包含五大要素：①通过抽象、分解、建模来定义问题;②通过设计算法形成问题解决方案;③利用模拟、仿真、验证来解决问题;④基于反思改进问题解决方案;⑤通过迁移解决其他问题。而在初中信息科技课程中，编程的学习是绝佳的思维呈现路径，大量研究证实编程的学习有利于提升学生的计算思维。[2]但传统的编程学习往往是枯燥的代码编写和滞后的运行结果，对于初中生来说相当不友好。[3]而可视化编程具备体验直观、容易理解的优势，符合初中生的学习特点和学习习惯，大大降低了初中生学习编程的门槛。但对教师来说，如何基于可视化编程逐步培养和提升学生的计算思维还存在不少问题，因此，探讨构建基于可视化编程的初中生计算思维培养策略很有必要。

● 构建基于可视化编程的初中生计算思维培养策略的原则

1.遵循基于可视化编程的初中生计算思维培养框架

基于可视化编程的初中生计算思维培养框架“以学习者为中心”为首要原则，框架包含教师活动、学生活动和提升学生的计算思维各要素三部分。其中，教师活动和学生活动作为两条主线并发进行，学生活动为主体活动，教师活动为引导活动，缺一不可。该框架的培养思路为化整为零，“精准”培养以提升学生计算思维。信息科技教师基于该框架，首先分析各个教学环节可以培养哪些计算思维要素（抽象、分解、建模、算法设计、模拟、仿真、验证、反思、迁移等）;其次寻找合适的课堂切入点，为其匹配适合每个教学环节的计算思维培养方法（如画思维导图、小组评选方案、集体讨论优化和改进等）;最后化零为整，带领学生回顾整个问题的解决过程，归纳每个环节所应用到的计算思维，让学生体验应用计算思维如何解决问题，最终达到培养计算思维的目的。

2.基于现有可视化编程计算思维培养模式

现有的可视化编程计算思维培养模式对构建面向初中生的可视化编程计算思维培养策略起着奠基和指导的作用。通过归纳，可得当前初中阶段可视化编程计算思维的培养模式分为人机交互模式、概念内涵视角的培养模式以及工程设计视角的培养模式。这三种模式在实践层面各有侧重，其中概念内涵视角模式侧重对涉及的计算思维前期知识的理解;人机交互模式即人机交互的延伸和深化，强调学生通过对比机器和人解决问题的优缺点来选择“最优”方案;而工程设计视角强调学生将计算思维应用到实践，通过计算思维解决实际问题。教师在应用可视化编程培养初中生计算思维的过程中，需要注重三种模式有机融合，在不同情境下，应分配不同的侧重点。

3.策略应充分发挥学习者的主观能动性

可视化编程助推了初中信息科技课程教学的高效开展，在实现学生计算思维培养的同时，有利于教学活动聚焦于学生对问题的解决和创新。因此，首先，要让学生成为计算思维活动的主体，教师应引导学生对情境复杂的问题进行分层，逐项拆解，并对拆解逻辑给予合理的解释。这种思维逻辑解决方式，在不同学生中会因为个体的差异而呈现不同的结果，教师需要充分尊重学生的个体差异，给予个性化指导。其次，计算思维的培养是一个长期的过程，教师要注意培养过程的循序渐进，前期以指导和示范为主，为学生示范一种解决问题的流程，让学生在逐渐掌握计算思维中各要素的同时，尝试自主利用计算思维解决问题。在问题解决时，教师提供的可视化编程只是一个方法或者是一个引导，并不是唯一的答案，需要学生自主探索和创新，挖掘不同的解题路径。

● 总结与展望

计算思维是算法思维和工程思维发展的产物，在教育改革中有着举足轻重的地位。面对如何提升初中生计算思维这个问题，教师应关注面向初中生计算思维培养的策略构建研究，利用和开发多种计算思维评价工具和平台，为学生计算思维的培养提供针对性的引导和评判，同时还要致力于自身计算思维专业能力发展。

参考文献：

[1]马宗兵，郭恒武.“双减”背景下面向小学生计算思维培养的创客教育实施路径[J].基础教育参考，2022（04）：55-58.

[2]杜鸿羽，马志强，芦镜羽.利用有效失败促进计算思维发展的编程教学设计——一项基于设计的研究[J].开放学习研究，2022，27（02）：27-36.

[3]张慧妍.适合高中生计算思维能力培养的程序设计语言初探[J].中国信息技术教育，2016（22）：19-22.

基金项目：2020年深圳市福田区教育科学规划课题“基于可视化编程的中小学生计算思维与编程教学实践研究”（编号：FTJYZZ202001）。