歐昭旋

【摘要】本文以佛山市小學(xué)信息技術(shù)小學(xué)五年級部分課程為例，討論如何借助流程圖培養(yǎng)小學(xué)高年級學(xué)生的計算思維能力，通過三個不同的案例從不同角度來討論如何利用流程圖幫助學(xué)生建立模型，從而促進(jìn)計算思維的養(yǎng)成。

【關(guān)鍵詞】流程圖;計算思維;問題解決能力

一、引言

人工智能時代來臨，小學(xué)編程教育已成為趨勢，然而小學(xué)編程教育的目的是不是就是教會學(xué)生編程呢？實際上小學(xué)編程教育并不是要教會學(xué)生編程，而是將編程教育作為一種載體去培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，教給學(xué)生一種問題解決的能力。但是要如何將這種抽象的思維方式教給學(xué)生呢，我們可以借助一種可視化的學(xué)習(xí)工具將復(fù)雜的、不可視的思維過程和思維方式清晰得呈現(xiàn)出來。而流程圖正好符合這種學(xué)習(xí)工具的要求，它可以將復(fù)雜的問題過程化、直觀化。

本文將以佛山市小學(xué)信息技術(shù)五年級部分課程為例，討論如何借助流程圖輔助小學(xué)高年級學(xué)生形成計算思維，提出教學(xué)設(shè)計方案，并在佛山市順德區(qū)均安中心小學(xué)展開教學(xué)實踐，從流程圖應(yīng)用于小學(xué)編程教育的策略與實施等方面進(jìn)行探索。

二、可行性分析

（一）學(xué)生思維方式分析

根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論，小學(xué)高年級的學(xué)生正處于形式運算思維期。這個時期，兒童發(fā)展到抽象邏輯推理水平，思維形式擺脫思維內(nèi)容，可以關(guān)注假設(shè)的命題，可以對假設(shè)的命題進(jìn)行推理演繹。這恰恰為培養(yǎng)小學(xué)高年級學(xué)生的計算思維提供了認(rèn)知條件，而難點在于如何將這個推理過程清晰化、直觀化，流程圖剛好可以將整個過程呈現(xiàn)出來，所以就學(xué)生思維方式來分析，借助流程圖輔助小學(xué)高年級學(xué)生形成計算思維這個方式是可行的。

（二）學(xué)習(xí)工具可行性分析

本文的實驗對象是佛山市順德區(qū)均安中心小學(xué)五年級的學(xué)生，佛山市小學(xué)五年級上學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容是圖形化編程，所使用的軟件是編程貓公司開發(fā)的源碼編輯器。這款編程軟件擺脫了傳統(tǒng)程序編程給人留下的復(fù)雜、枯燥的印象，它的編程方式非常簡單，像搭積木一樣，將代碼拼接完整即可，學(xué)生在編程過程中不需要去記憶那些復(fù)雜的代碼，編程過程所見即所得，更能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

而且這種積木式編程與流程圖一樣都是可視化的，將流程圖轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的積木式代碼相對來說比轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的程序代碼來說更加容易。利用流程圖作為學(xué)習(xí)工具，能夠幫助學(xué)生將解決問題的想法和步驟映射到流程圖中，學(xué)生再將流程圖轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的積木式代碼，獲得程序的解決方案，因此就學(xué)習(xí)工具來說，借助流圖輔助小學(xué)高年級學(xué)生形成計算思維這個方式是可行的。

三、策略與實施

根據(jù)高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)對計算思維的定義，計算思維是指個人在計算機技術(shù)領(lǐng)域和形成問題解決方案過程中的一系列思維活動。具有計算思維能力的學(xué)生，可以界定問題、抽象特征、建立建構(gòu)模型、并在信息活動中合理的組織數(shù)據(jù);在形成解決問題的方案之前，需要經(jīng)歷問題判斷、內(nèi)容分析、整合信息資源，以及確定如何運用何種算法流程;總結(jié)利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。我們可以將計算思維總結(jié)為以下四個步驟，如圖1：

流程圖可以應(yīng)用于計算思維的整個過程，學(xué)習(xí)者自主思考，由簡單、基礎(chǔ)的子問題著手，并借助流程圖中的框線和符號逐漸抽象、設(shè)計問題解決的計算邏輯，最終建模型，并通過歸納推理進(jìn)行總結(jié)和遷移。其中，流程圖在計算思維的第三個步驟建立模型的應(yīng)用最為有效，下面我將通過三個不同的案例從不同角度來討論如何利用流程圖幫助學(xué)生建立模型，從而促進(jìn)計算思維的養(yǎng)成。

（一）主題任務(wù)流程化

在信息技術(shù)課中，學(xué)生有時候要完成一些比較復(fù)雜，非單一的任務(wù)，對于這類任務(wù)學(xué)生可能會比較難以下手，不知道如何去建立模型，這時候我們就可以通過流程圖將復(fù)雜、抽象的問題具體化，引導(dǎo)學(xué)生將一個復(fù)雜的、非單一的主題任務(wù)流程化，讓學(xué)生明確各個步驟之間的時序。

例如，佛山市小學(xué)信息技術(shù)五年級上冊第三課《畫正多邊形》中循環(huán)的嵌套這一知識點，學(xué)生需要利用循環(huán)的嵌套來繪制由正多邊形作為基本圖形的組合圖形，如圖2。學(xué)生一開始看到這樣一個組合圖形可能會不知道從何入手，于是，筆者先向?qū)W生展示了這個圖形的繪制動畫，引導(dǎo)學(xué)生利用流程圖梳理出這個圖形的繪制步驟，如圖3，這就是我們所要完成的一個主題任務(wù)，但是觀察圖三發(fā)現(xiàn)，這個流程圖的步驟還不夠具體，因此我通過提出四個問題（如圖4），引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)加工流程圖，從解決一個復(fù)雜的問題，分解為解決幾個簡單的小問題，將整個步驟更加具體化，并要求學(xué)生對每個步驟的注意事項進(jìn)行標(biāo)注，得出圖5。通過梳理、和加工，繪制組合圖形的步驟和執(zhí)行時序一目了然，這時，學(xué)生很快就能根據(jù)流程圖拼接出相應(yīng)的程序，如圖6。最后，歸納總結(jié)出繪制組合圖形的規(guī)律（如圖7）。

通過繪制流程圖的過程幫助學(xué)生理清編程思路，學(xué)生在繪制流程圖的過程中，層層分析、分解問題，將非單一的復(fù)雜任務(wù)簡單化、流程化，從而建立模型，找到問題的解決方案，并通過思考和修改將其運用于同類問題的解決過程中，例如，由繪制六個正四邊形的組合圖形的腳本，歸納出繪制正多邊形組合圖形的規(guī)律，進(jìn)而繪制出其他正多邊形的組合圖形。

（二）問題求解流程化

通過繪制流程圖幫助學(xué)生提取問題的核心，進(jìn)一步分析解決問題，將復(fù)雜的問題分解為簡單可行的操作。在信息技術(shù)教學(xué)中，除了課堂教學(xué)，我們還可以將流程圖運用于學(xué)生的競賽培訓(xùn)中。例如，在培訓(xùn)學(xué)生參加循線小車比賽時，學(xué)生遇到的難題就是理不清如何用兩個循線傳感器去判斷小車的行進(jìn)方向是否偏離軌道。那么，如何借助流程圖幫助學(xué)生找到問題的解決方案呢？

1.提出問題清單

2.建立模型

在列出問題清單后，引導(dǎo)學(xué)生分析在不同情況下，左右兩個巡線傳感器返回的值與0大小的對比，來判斷小車是否偏離軌道，以及應(yīng)該執(zhí)行何種操作，將整個思考的過程繪制成一個流程圖（如圖8），利用流程圖來梳理解決問題。

1.獲得問題解決方案

通過流程圖理清編程思路，學(xué)生會快就能利用圖形化編程軟件編寫出對應(yīng)的程序（如圖9）。通過借助流程圖，引導(dǎo)學(xué)生提取問題的核心，將一個復(fù)雜的問題，層層分解、尋找解決問題的方法，學(xué)生在解決問題的過程中一步步梳理編程思路，最終建立為一個完整的模型，同時也在解決問題的過程中潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維。

（三）項目分析流程化

在綜合應(yīng)用案例的學(xué)習(xí)中，可能會涉及多個不同角色的不同操作，通過繪制流程圖可以幫助學(xué)生分解任務(wù)，理清每個角色所要實現(xiàn)的效果以及編程思路。以佛山市小學(xué)信息技術(shù)五年級上學(xué)期第七課《接蘋果》為例，結(jié)合計算思維的四個步驟來討論如何利用流程圖如何展開項目分析，從而促進(jìn)計算思維的養(yǎng)成。

2.問題識別與抽象特征

首先通過試玩游戲和小組討論環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生分析游戲的規(guī)則，將需要解決的問題提取出來，并根據(jù)不同的角色將問題進(jìn)行分類，從而將一個復(fù)雜的任務(wù)，分解為兩個部分，并將每個角色所要實現(xiàn)的功能通過文字語言描述出來，抽象出問題的特征（如表1所示）。

3.建立模型

按照文本要求，通過流程圖將每個角色相應(yīng)的功能表示出來（如圖10所示），幫助學(xué)生梳理所有角色的每個動作之間的先后順序，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)流程圖搭建出對應(yīng)的程序，從而提高學(xué)生的邏輯思維能力和算法能力。

1.問題遷移

在每個項目結(jié)束后，我們可以通過一個拓展任務(wù)，讓學(xué)生進(jìn)一步回憶程序的設(shè)計邏輯，并嘗試對建立的模型進(jìn)行調(diào)整和修改，思考如何將這個模型運用于其他問題的解決上。例如，在接蘋果這一課，我們可以提出讓學(xué)生繼續(xù)加工這個游戲，試試看模仿蘋果的腳本，加入炸彈角色，設(shè)計游戲結(jié)束的條件，以此提供給學(xué)生進(jìn)一步思考和優(yōu)化的機會，這個過程其實就體現(xiàn)了計算思維的優(yōu)化過程。

四、結(jié)束語

由于計算思維不可視的特點，所以在計算思維的培養(yǎng)上我們需要更多的關(guān)注如何幫助學(xué)生去呈現(xiàn)整個思維過程。在探索中發(fā)現(xiàn)，流程圖作為一種可視化的學(xué)習(xí)工具，能夠有效地幫助學(xué)生提取問題的核心，梳理思路，建立問題解決的模型，從而促進(jìn)思維的發(fā)展。我們要根據(jù)不同的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生合理使用流程圖。因此，我們需要從不同的角度去研究流程圖在信息技術(shù)課堂的應(yīng)用，希望更多的老師加入到這一項研究中來，讓流程圖在計算思維培養(yǎng)上的應(yīng)用更加科學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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