劉濤

【摘 要】計算思維是義務(wù)教育信息技術(shù)核心素養(yǎng)之一，編程課程作為計算思維培養(yǎng)的重要課程越來越受到教育部門的重視，計算思維也是學(xué)生適應(yīng)信息化時代發(fā)展的一項基本能力。當下計算思維的理論研究較為成熟，但是實踐指導(dǎo)研究較少，本文結(jié)合小學(xué)階段兒童特點，從實踐層面利用積木理論探尋適合兒童計算思維培養(yǎng)的有效路徑，在知識點的搭建與拆解中內(nèi)化計算思維。

【關(guān)鍵詞】計算思維;積木理論;拆解;搭建;信息技術(shù)核心素養(yǎng)

《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要》指出信息技術(shù)課程以培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)為總目標，信息素養(yǎng)是當今社會每個公民必備的基本素養(yǎng)，義務(wù)教育信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)能力、信息社會責任。編程教學(xué)是計算思維培養(yǎng)的有效方式之一，積木原理將計算思維形象化，從實踐層面將學(xué)生計算思維培養(yǎng)落地。

一、釋義：計算思維

2006年，周以真教授在美國權(quán)威期刊《Communications of the ACM》雜志上定義計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。為便于理解，周以真教授將計算思維進一步定義，通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個我們已知問題的解決方法;是一種選擇合適的方式去陳述一個問題，或?qū)σ粋€問題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法。結(jié)合眾多學(xué)者對計算思維的不同界定，筆者認為小學(xué)階段計算思維的培養(yǎng)，是指學(xué)生要掌握解決問題的方法，能根據(jù)已學(xué)知識與已有經(jīng)驗，選擇合適的方法去解決遇到的問題的一種思維能力。

二、剖析：積木理論

積木指的是學(xué)生所掌握的獨立的知識點;當針對某一目標進行積木的搭建時，搭建過程即是學(xué)生對已有知識的整合過程;在面對新的目標時，進行積木的拆解，即分解已有的問題，學(xué)生運用已有的積木塊（已有知識），選擇最優(yōu)方法進行再次的知識搭建，從而完成新的目標。

綜上所述，積木理論就是學(xué)生利用已有的不同形狀、不同顏色的積木（已有知識與已有經(jīng)驗），能根據(jù)不同的搭建主題（遇到的不同問題），進行思維風(fēng)暴，自主進行積木搭建與拆解（知識的融匯貫通）。

三、路徑：積木理論探尋計算思維培養(yǎng)路徑

（一）積累積木塊

目前小學(xué)階段主要學(xué)習(xí)scratch編程軟件，scratch擁有可視化的編程界面、采用圖形編程語言、非常巧妙的是引入了積木塊代替程序語言。在前期的編程教學(xué)中學(xué)生主要學(xué)習(xí)掌握編程軟件各個積木塊的功能，進行知識積淀。在小學(xué)編程教學(xué)前期的課程中，學(xué)生需要掌握scratch的基本操作，包括添加控件、拆除控件、刪除控件、打開與保存作品等。在掌握基本控件操作方法之后，進行認知積累，熟悉掌握動作、聲音、畫筆、數(shù)據(jù)、事件、控制、偵測、數(shù)字和邏輯關(guān)系等模塊的功能。在掌握了各模塊中控件的功能之后，學(xué)生的腦海中就擁有了眾多顏色各異、形狀不同的積木塊了，積木塊的扎實積累為后期熟練的搭建與拆解奠定了基礎(chǔ)。

（二）積木搭建與拆解

根據(jù)皮亞杰認知發(fā)展理論，小學(xué)階段兒童處于具體運算階段，這一階段的兒童能夠根據(jù)現(xiàn)象的觀察進行推理演算，具有邏輯性思考能力。小學(xué)五年級的學(xué)生開始接觸scratch編程軟件，學(xué)生認知向形式運算階段發(fā)展，學(xué)生的抽象思維能力逐漸發(fā)展與成熟，能夠?qū)κ挛锏陌l(fā)展做出假設(shè)與驗證。因此能通過教師的啟發(fā)進行自主探索，學(xué)生調(diào)用已掌握的積木塊進行積木的搭建，最終完成搭建目標。

拆解是為了下一次更好的搭建，再遇到新的搭建目標時，將積木塊進行拆解，在思維碰撞中完成新的搭建目標。

1.順序結(jié)構(gòu)——初級搭建

在《青蛙過河》一課中，根據(jù)積木理論，本節(jié)課的授課過程就是帶領(lǐng)學(xué)生進行積木搭建的過程，在積木搭建中培養(yǎng)計算思維。本節(jié)目標是實現(xiàn)小青蛙通過荷葉跳躍過河，學(xué)生在前期積木積累中，掌握了移動控件的功能以及掌握控制模塊中等待控件的功能，本節(jié)課在教師的引導(dǎo)下通過對坐標概念的了解，對小青蛙運動軌跡的分析，從而能通過初級積木搭建掌握順序結(jié)構(gòu)，在搭建中實現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)。

2.分支結(jié)構(gòu)——中級搭建

學(xué)生掌握了程序設(shè)計中的順序結(jié)構(gòu)后，正式接觸程序結(jié)構(gòu)，搭建技能將由初級搭建向中級搭建提升。在《小貓出題》一課，我將變量類比為小黑板進行講解，從抽象轉(zhuǎn)為具象，創(chuàng)建三塊小黑板，分別寫上加數(shù)1、加數(shù)2、和，通過對回答的判斷進行分支結(jié)構(gòu)的搭建。進行思維導(dǎo)圖分析之后，學(xué)生進行積木搭建，在搭建中深化計算思維的培養(yǎng)。

3.循環(huán)、分支結(jié)構(gòu)——高級拆解與搭建

在掌握順序結(jié)構(gòu)與分支結(jié)構(gòu)后，學(xué)生已建構(gòu)了成熟的搭建思維，在《賽車游戲》一課，授課過程中引導(dǎo)學(xué)生為賽車裝上兩只“傳感器”作為偵測工具，通過分析小車的運動軌跡來理解程序結(jié)構(gòu)，為便于理解，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖分析小車運動軌跡，進行程序搭建。

在進行思維導(dǎo)圖分析之后，學(xué)生將已建構(gòu)的程序結(jié)構(gòu)進行拆解，重新進行積木搭建，本節(jié)課涉及學(xué)生已掌握的分支結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)，學(xué)生將思維導(dǎo)圖中相應(yīng)模塊替換為已掌握的積木塊進行高級搭建。

四、結(jié)語：搭建目標，拆解為下一次更好的搭建

小學(xué)編程教學(xué)是學(xué)生階段程序結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的啟蒙階段，同時也是整個編程學(xué)習(xí)的奠基石。計算思維是小學(xué)信息技術(shù)培養(yǎng)的重要思維能力之一，在整個編程學(xué)習(xí)中，學(xué)生遇到問題、分析問題、解決問題，利用已掌握的積木塊進行搭建、拆解、拆解中搭建，利用積木理論內(nèi)化計算思維的培養(yǎng)。

積木理論與scratch編程軟件完美契合，都從積木塊具象層面解釋編程語言，將抽象的編程形象化為具象的積木塊，利用學(xué)生熟悉的積木原理進行教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高昂，學(xué)習(xí)效率有很大提高。隨著信息技術(shù)課程體系的不斷發(fā)展，我們也將積木理論繼續(xù)優(yōu)化，旨在利用最合適學(xué)生的方法帶領(lǐng)學(xué)生走進編程，在積木搭建與拆解中內(nèi)化計算思維。

【參考文獻】

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