培养小学生计算思维的教学策略探究

摘 要：在当今数字化时代，小学生的计算思维能力培养成为教育领域的一项重要任务。文章首先对小学信息技术计算思维的概念进行了阐述，明确了其在小学教育中的重要性和实质内容。接着分析了计算思维培养的核心要求，包括分析数据、抽象建模和举一反三的能力。在此基础上，提出了五种具体的教学路径，旨在优化小学信息技术的教学活动，提高教学的创新性和实效性，助力学生形成强大的计算思维能力，为他们未来的学习和生活打下坚实的基础。

关键词：小学信息技术；计算思维；教学实践

中图分类号：G623.9   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2024）47-0103-04

随着信息技术的飞速发展，计算思维已成为21世纪必备的核心素养之一。计算思维不仅涉及编程或算法等技术层面，更是一种解决问题的思维方式和方法。在小学阶段培养学生的计算思维，不仅是提高他们科技素养的需要，也是适应未来社会发展的必然要求。因此，如何在小学信息技术教学中有效培养学生的计算思维能力，成为教育工作者面临的重要课题。

一、 小学信息技术计算思维概述

计算思维作为21世纪的一种重要思维方式，在小学信息技术教育中举足轻重。其核心在于培养学生使用计算机科学的基本概念、原理和思维来解决问题、设计系统和理解人类行为的能力。在小学阶段，这种思维方式对孩子们的逻辑思维、创新能力和问题解决能力的培养尤为重要。计算思维并非单一指编程或计算机操作技能，而是一种更为广泛的认知和问题解决技能，它涵盖算法思维、系统思维、抽象思维和设计思维等多个方面。在小学信息技术教育中，计算思维的培养不应局限于教授学生如何编程，而应更多地关注引导学生运用这些思维方式来分析和解决实际问题。计算思维具有高度的抽象性和系统性。通过培养学生将复杂问题分解为更小、更易管理的部分，然后通过算法思维来逐步解决，学生学会如何有效地管理和解析问题。这种能力在小学生的认知发展中至关重要，它有助于孩子们建立起更加严密和逻辑的思维方式。再者，计算思维强调的是一种跨学科的思维模式。它不仅在信息技术领域有显著的应用，还能与数学、科学、语言艺术等多个学科领域相结合，形成综合的思维和学习模式。这种跨学科的思维方式对培养学生的创新意识和综合能力具有重要意义。此外，计算思维还注重实践操作。在小学信息技术课程中，通过动手实践的方式，比如，编程项目、算法设计等，可以有效地促进学生对计算思维的理解和应用，使学生不仅能够理解理论知识，还能够学会将这些知识应用于现实生活中，从而更好地应对未来可能面临的挑战。

二、 小学信息技术计算思维培养的要求

（一）分析数据

数据分析能力是计算思维的重要组成部分，尤其在信息技术日益发达的今天，能够理解和分析数据成为一项基本技能。对小学生而言，培养数据分析能力意味着教会他们收集、整理、分析和解读数据，以及将数据转化为可用信息。小学生应学会使用基本的数据组织工具，如表格、图表等，来整理和展示信息。教师可以通过实例教学，如调查问卷、实验记录等，让学生在实际操作中学会收集和整理数据。此外，学生应学会识别数据中的模式和趋势，通过比较、分类和排序等基本方法来分析数据。例如，教师可以引导学生通过分析天气数据来预测天气变化，或者通过统计和分析班级中同学的生日来了解分布规律。

（二）抽象建模

抽象建模在计算思维中至关重要，它要求学生能够将现实世界的复杂问题抽象化，形成简化的模型，并使用这些模型来理解和解决问题。在小学信息技术教学中，重点是培养学生的抽象思维能力，使他们能够在复杂的信息中提取关键要素，并构建有效的解决方案。为了培养学生的抽象建模能力，教师可以设计各种模拟活动和游戏。例如，利用编程软件让学生创建简单的游戏或动画，通过这个过程使他们理解如何将现实问题转化为计算机程序。此外，还可以通过数学问题、科学实验等跨学科活动，引导学生学会从具体实例中提取抽象概念，理解抽象概念，学会将这些概念应用于不同的情境。

（三）举一反三

举一反三是指从一个实例出发，推广到其他类似情境的能力，这在计算思维中同样重要。这不仅要求学生掌握知识，还要能够将所学知识应用于不同的情境中。对小学生来说，这意味着他们需要学会将在一个领域学到的概念或方法迁移到另一个领域。教师可以通过案例教学、比较分析等方式来培养学生的举一反三能力。例如，在教授编程基础时，可以让学生学习一种编程概念，然后引导他们探索这一概念在不同项目中的应用。此外，通过跨学科的项目学习，学生可以将在信息技术课程中学到的技能应用到数学、科学等其他学科中，从而实现知识的综合运用。

三、 小学信息技术计算思维培养的具体路径

（一）微课辅助信息技术教学，先学后教提高课堂教学效率

在小学信息技术教学中，微课是一种新兴的教学手段，其可以通过提供简短、精炼的学习内容，有效提升学生的学习兴趣和课堂参与度。采用先学后教的教学模式，即引导学生通过微课自主学习相关知识，然后在课堂上进行深入探讨和实践活动，这种模式有利于提高课堂教学效率，让学生在实际操作中更好地理解和应用所学知识。微课通常集中于某一具体主题或技能，内容直观、易于理解，有助于学生快速掌握核心概念，对培养小学生的计算思维尤为有效。

以小学信息技术教材中的《体验积木式编程》为例，教师可以首先制作一系列关于积木式编程的微课视频，内容涵盖基本的编程概念、操作步骤以及简单的编程实例。学生在课前观看这些微课，初步了解积木式编程的基本原理和操作方法。接下来，在课堂上，教师可以组织学生进行实际的编程操作，比如，使用Scratch或其他积木式编程软件，让学生亲手制作一个简单的动画或游戏。在这个过程中，学生可以将微课中学到的知识应用于实际操作中，同时，教师可以对学生在操作过程中遇到的具体问题进行个别指导，帮助他们深入理解编程原理和逻辑。例如，假设微课中介绍了如何使用积木块控制角色移动，学生则可以在实际操作中尝试制作一个简单的迷宫游戏，让角色通过编程指令在迷宫中移动。在这个过程中，学生不仅能够实践微课中学到的知识，还能通过实际操作深化对积木式编程思维的理解。

（二）依托情境设置探究任务，问题驱动下培养学生计算思维

情境设置旨在创造一个接近真实的学习环境，使学生能够在实际应用中理解和掌握知识。问题驱动教学则是通过提出问题，激发学生的好奇心和探索欲，引导他们通过主动探究来寻找答案，从而培养其计算思维。在小学信息技术教学中，通过情境设置和问题驱动的教学方法能有效激发学生的兴趣，引导他们积极参与学习过程。

以小学信息技术教材中的《指挥角色听命令》为例，此课程便是一个很好的实践案例。教师首先通过引言和展示Scratch的多功能性（如制作动画、演奏音乐、画图、做数学题等），为学生创设了一个丰富多彩的编程世界。这种情境的设置激发了学生的好奇心，使他们对接下来的学习充满期待。在探究任务环节，教师提出创造一个奇妙的太空场景的任务，这个任务不仅具有挑战性，而且与学生的生活经验和兴趣相结合，能够激发学生的探索动机。学生需要自学教材完成舞台背景和角色的添加，在这一过程中，他们不仅学习了编程知识，还培养了自主学习和问题解决的能力。例如，在制作太空场景中，学生需要让星星角色Star1闪烁，让机器人Robot1在舞台上来回行走。这需要学生理解和应用Scratch中的循环结构、条件语句等编程概念。在实践过程中，学生遇到的问题如角色旋转模式的设置，以及优化脚本等，都需要通过探索和实验来解决。这种问题驱动的学习方式不仅提高了学生对知识的理解，而且锻炼了他们的计算思维。在教学的后半部分，教师可以通过引导学生观察顺序结构的脚本，寻找规律，进一步深化学生对所学知识的理解。学生通过分析星星闪动的脚本，发现脚本中重复出现的部分，并学会了如何通过编程语言将复杂问题简化。这种方法不仅使学生掌握了编程技能，更重要的是培养了他们的抽象思维和逻辑分析能力。通过依托情境设置探究任务，以问题驱动开展教学，不仅使学生在学习编程的过程中获得了知识和技能，更重要的是能培养他们的计算思维能力。

（三）开展项目化的学习任务，小组合作中强化学生计算技能

项目化学习是现代教学中一种高效的教学模式，特别是在信息技术教学中，它能够有效地促进学生的主动学习和团队合作。通过小组合作完成项目任务，学生不仅能够实践和巩固所学知识，还能在合作过程中学会沟通、协调和解决问题，从而全面提升计算技能和团队合作能力。

以小学信息技术教材中《指挥角色变位置》的“创建海底世界”项目为例，这个项目综合运用了学生之前学到的编程知识，要求他们在小组内协作，共同完成一个多角色同时运动的编程作品。这样的项目不仅涉及编程知识的应用，还包括角色设计、背景设置、故事情节构思等多个方面，是对学生综合能力的全面考查。在该项目中，教师首先引导学生通过学习教材的范例，分析不同角色的运动方式，并熟悉Scratch指令的范围和功能。接着，学生根据自己的兴趣和爱好分组，制订合作方案和计划，编写数字作品剧本。在这个过程中，学生需要进行大量的讨论和交流，学会在团队中表达自己的观点，听取他人的意见，并共同做出决策。例如，学生可能会选择制作一个以“海底探险”为主题的作品。在这个项目中，学生需要决定使用哪些海洋生物作为角色，如何设计它们的运动轨迹，以及如何通过编程让这些角色在屏幕上动起来。小组中的一个成员可能负责编写控制鱼类游动的脚本，而另一个成员则可能负责设计背景和其他海洋元素。小组成员之间需要相互协调，确保所有的元素在编程中协同工作。在项目的最后阶段，每个小组都会展示他们的作品，并对项目进行评价和反思。这不仅是一个展示学生计算技能的机会，也是一个学习如何接受反馈和进行自我反思的过程。通过这种方式，学生不仅能够提升自己的编程技能，还能在小组合作中学习共同解决问题，培养团队合作精神。

（四）搭建程序交流学习平台，拓展知识培养学生计算思维能力

在小学信息技术教学中，搭建一个程序交流学习平台是培养学生计算思维能力的有效途径，这样的平台不仅提供了一个学生之间分享、讨论和合作的空间，还能够促进学生之间的知识传递和技能提升。通过这种交流，学生能够从同伴那里获取新的想法和解决问题的方法，同时也能够加深对已学知识的理解和应用。

以小学信息技术教材中的《移动鼠标接苹果》为例，这一课题可以在程序交流学习平台上得到有效的实践和拓展。在这个课题中，学生需要学习如何使用Scratch编程语言实现鼠标位置侦测、生成随机数和使用变量，从而编写一个人机交互的小游戏。在这个平台上，学生首先可以观看由教师或其他学生制作的教学视频，了解游戏的基本规则和编程方法。接着，学生可以分组进行游戏的设计和编程，每个小组成员分别负责游戏的不同部分，如编写控制小车的脚本、设计苹果下落的逻辑等。在这个过程中，学生们可以在平台上发布自己的疑问、交流编程经验，甚至可以上传自己的游戏版本，邀请其他小组成员进行测试和反馈。例如，一个小组可能在游戏中添加额外的挑战元素，比如，设置苹果下落的速度逐渐加快，或者在游戏中加入额外的障碍物。这些创新的想法可以在平台上与其他小组分享，激发更多的创意和改进。其他小组成员在尝试这些游戏版本后，可以提供反馈，比如，关于游戏难度的调整、用户界面的优化等建议。通过这种方式，学生不仅能够学习编程知识，还能在实际的项目中应用这些知识。更重要的是，他们可以在交流和合作的过程中学习共同解决问题，吸收和借鉴他人的好点子，这些都是计算思维能力的重要组成部分。

（五）开展可视化编程教学，在深度体验学习中强化学生计算思维

可视化编程作为一种直观、易于理解的编程方式，非常适合小学生学习计算思维。通过可视化编程，学生能够直观地看到编程逻辑和程序运行的效果，这有助于他们更好地理解编程概念和逻辑思维。同时，可视化编程不仅降低了编程的学习门槛，还激发了学生的学习兴趣，使他们在实践中加深对编程知识的理解。

以小学信息技术教材中的《操控键盘比车速》为例，这个课题通过让学生使用Scratch等可视化编程工具来编写控制赛车的脚本，能有效地培养学生的计算思维能力。在这个项目中，学生需要使用按键侦测指令、计时器指令以及编写用键盘控制角色运动的游戏脚本。学生首先需要设计赛车游戏的舞台背景和角色，这一过程不仅涉及创意思维，学生还需要了解和应用坐标定位和角色造型的知识。随后，在编写赛车控制脚本的过程中，学生会接触到按键侦测和颜色侦测等编程概念。例如，学生需要编写使赛车根据不同按键指令进行前进、后退、转弯等动作的脚本。这要求学生理解条件判断和循环控制的基本原理。在测试和优化脚本的阶段，学生会体验到编程中的试错过程，他们需要通过实际操作来检查和调整赛车的运动逻辑和响应速度。例如，如果赛车的转弯角度过大或过小，或者响应速度不够快，学生需要调整脚本中的相关参数。这一过程不仅锻炼了学生的逻辑思维和问题解决能力，也提高了他们对程序运行过程的理解。这种方式使学生在编写游戏脚本的过程中深入体验了计算思维的各个方面，从而有效地强化了他们的计算思维能力。学生不仅能够学会编程知识，还能够在实际项目中学会逻辑思考和创新设计，这对他们未来学习和生活中应用计算思维至关重要。

四、 结论

随着信息技术的不断发展和深入应用，计算思维作为一种基本的思维技能，对小学生的学习和未来的发展具有重要影响。文章通过探讨和分析得出结论：小学信息技术教育中计算思维的培养需要结合创新的教学策略和方法，如采用微课辅助教学、情境设置探究任务、项目化学习任务、程序交流学习平台的建立以及可视化编程教学等方式，不仅能提高教学效率和学生的学习兴趣，更重要的是能够在实践中培养学生的计算思维能力，为他们的未来学习和职业生涯打下坚实的基础。未来，我们应继续探索和完善这些教学策略，以适应教育的发展和学生的需求，为培养具有创新精神和实践能力的新时代学生贡献力量。

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