韓杰

摘 要：2006年，周以真教授提出“計(jì)算思維”這一概念之后，引起了國(guó)際計(jì)算機(jī)界的廣為關(guān)注，同時(shí)也成為教育界迫切需要研究的重要課題。本文將結(jié)合課堂案例，從計(jì)算思維的核心培養(yǎng)內(nèi)容——思維力的培養(yǎng)方向進(jìn)行論述，對(duì)計(jì)算思維的實(shí)踐性研究進(jìn)行相關(guān)剖析。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維; 小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G623.58 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2019）01-069-001

小學(xué)階段可以說(shuō)是整個(gè)教育過(guò)程中的“根基”，如果能讓學(xué)生在此階段形成較科學(xué)、積極的思維習(xí)慣，這會(huì)讓他們終身受益。

一、追本溯源：什么是“計(jì)算思維”

目前學(xué)者都贊同美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)（CMU）計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任2006年在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物《Communications of the ACM》上提出的計(jì)算思維。周以真教授在2013年《計(jì)算思維改變信息技術(shù)課程》（《中國(guó)信息技術(shù)教育》2013年第6期）中再次明確指出計(jì)算思維的概念與內(nèi)涵：“計(jì)算思維就是像一個(gè)計(jì)算科學(xué)家一樣的思維。在計(jì)算思維學(xué)習(xí)過(guò)程中，一個(gè)人學(xué)習(xí)的是計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念。我使用‘計(jì)算思維而不是‘計(jì)算機(jī)編程，那是因?yàn)楦嗟氖怯?jì)算機(jī)科學(xué)而不是計(jì)算機(jī)編程，”“計(jì)算思維是思維過(guò)程參與制定問(wèn)題，并給出它的解決方案，在一臺(tái)電腦上以人或機(jī)器的方式就可有效地開(kāi)展。在計(jì)算思維學(xué)習(xí)過(guò)程中，一個(gè)人學(xué)習(xí)的是計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念。”

在此之間，一些學(xué)者又對(duì)此概念進(jìn)行了補(bǔ)充，使其內(nèi)涵更具體。王旭卿在2014年《從計(jì)算思維到計(jì)算參與：美國(guó)中小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的社會(huì)化轉(zhuǎn)向與啟示》（《中國(guó)電化教育》2014年第3期）中引用：“國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)聯(lián)合計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)在2011年時(shí)提出計(jì)算思維的操作性定義，即計(jì)算思維是一個(gè)問(wèn)題解決的過(guò)程，該過(guò)程包括制定問(wèn)題、分析數(shù)據(jù)、抽象、設(shè)計(jì)算法、選擇最優(yōu)方案、推廣六大要素?！笨v觀大量文獻(xiàn)，筆者發(fā)現(xiàn)很多學(xué)者都是把“計(jì)算思維”與“計(jì)算機(jī)科學(xué)”相掛鉤。但是，筆者在翻閱周教授的兩次文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，周教授其實(shí)想普及的是一種思維的能力，形成這種思維技能后，可以更簡(jiǎn)單、高效地去解決遇到的問(wèn)題——不僅僅是計(jì)算機(jī)學(xué)科中遇到的問(wèn)題，可以是各種學(xué)科的，也可以是生活中的問(wèn)題。那么這種思維是怎樣的呢？就是像“計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣思考問(wèn)題”，例如運(yùn)用“并行”、“排序”、“遞歸”等思路去解決生活中的問(wèn)題，應(yīng)是一種解決問(wèn)題的能力。

二、且行且思：思維力的培養(yǎng)是關(guān)鍵

思維力是什么？它包括理解力、分析力、綜合力、抽象力等多種能力，是整個(gè)智慧的核心，是一切智力活動(dòng)的支配力量。

小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，有一個(gè)很重要的板塊——程序編寫(xiě)。先有Logo語(yǔ)言，后有機(jī)器人，再有SCRATCH。Logo語(yǔ)言是一種較接近自然語(yǔ)言的高級(jí)語(yǔ)言，只要能記住幾條簡(jiǎn)單命令，就能畫(huà)出圖形。這種語(yǔ)言，小學(xué)生初學(xué)的時(shí)候，都覺(jué)得挺簡(jiǎn)單，但卻普遍有一種越學(xué)越難的感覺(jué)，尤其是出現(xiàn)了轉(zhuǎn)彎之后。筆者在發(fā)現(xiàn)了這一教學(xué)難點(diǎn)后，想了一些方法去解決。

在教學(xué)中，教師一開(kāi)始利用學(xué)生自身為“道具”，跟隨海龜?shù)牟椒ヒ黄鹎斑M(jìn)，這個(gè)方法在畫(huà)三角形時(shí)還能解決問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)時(shí)海龜?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡比較簡(jiǎn)單。但是越往后，線條越多，軌跡越復(fù)雜，學(xué)生靠“扭扭身子”解決不了問(wèn)題了。究其原因，是和這個(gè)年段的孩子空間立體思維匱乏有關(guān)。為了能讓他們有更直觀的感受，教師把“道具”換成了他們能看得見(jiàn)摸得著的筆，在眼睛的觀察下，思考就會(huì)容易得多。用筆作道具，把學(xué)生熟悉的物品當(dāng)成“海龜”的效果就不一樣了，筆尖在空中劃過(guò)一道弧線時(shí)，是那樣清晰地展示了海龜?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡，向右轉(zhuǎn)頭或是向左轉(zhuǎn)頭，即使頭沖下轉(zhuǎn)彎時(shí)也一樣，一目了然。那么在下一次復(fù)雜模型構(gòu)造的學(xué)習(xí)中，學(xué)生便能夠舉一反三，鍛煉自己的類推能力，進(jìn)而快速解決問(wèn)題了。

三、路阻且長(zhǎng)：思維力培養(yǎng)的“落腳點(diǎn)”

“在美國(guó)，中小學(xué)開(kāi)始采用一種‘教學(xué)軟件設(shè)計(jì)的編程教學(xué)方式，即要求學(xué)生把學(xué)術(shù)內(nèi)容應(yīng)用到設(shè)計(jì)有意義的真實(shí)的應(yīng)用程序中去。把學(xué)生視為教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)者”，“麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室終身幼兒園研究小組在多年研究互動(dòng)媒體設(shè)計(jì)者活動(dòng)的基礎(chǔ)上認(rèn)為，計(jì)算思維應(yīng)包含三個(gè)維度：計(jì)算概念，計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念。”①這就很好地體現(xiàn)了計(jì)算思維的實(shí)踐應(yīng)用的價(jià)值，是非常值得借鑒的。

在機(jī)器人板塊的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)完藍(lán)牙通訊后，學(xué)生了解到此項(xiàng)技術(shù)具有“無(wú)線、便捷”等優(yōu)點(diǎn)。教師繼而鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行思考：“我們可以利用這項(xiàng)技術(shù)解決生活中的哪些問(wèn)題？”學(xué)生提出了各種各樣的想法。繼而在老師的引導(dǎo)下，大伙兒一起利用藍(lán)牙技術(shù)制作了一個(gè)車庫(kù)的感應(yīng)門(mén)。從設(shè)計(jì)、搭建到編程，再到調(diào)試，學(xué)生把自己的設(shè)計(jì)與生活緊密相聯(lián)系。這便體現(xiàn)了“一個(gè)問(wèn)題解決的過(guò)程，該過(guò)程包括制定問(wèn)題、分析數(shù)據(jù)、抽象、設(shè)計(jì)算法、選擇最優(yōu)方案、推廣六大要素”。②

其實(shí)，課堂是無(wú)數(shù)的“問(wèn)題”積累起來(lái)的，這些問(wèn)題有的來(lái)自于教師的提問(wèn)，有的來(lái)自于學(xué)生的思考或是他們的日常生活。作為教師，主要責(zé)任便是“解惑”。

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①《從計(jì)算思維到計(jì)算參與：美國(guó)中小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的社會(huì)化轉(zhuǎn)向與啟示》，《中國(guó)電化教育》，2014年第3期

②轉(zhuǎn)引自《從計(jì)算思維到計(jì)算參與：美國(guó)中小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的社會(huì)化轉(zhuǎn)向與啟示》，《中國(guó)電化教育》，2014年第3期