小學(xué)信息技術(shù)課堂是培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的主要落腳點(diǎn)，Scratch等可視化編程工具在信息技術(shù)課堂上的普遍應(yīng)用，為計(jì)算思維的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變提供了新的契機(jī)。本文基于計(jì)算思維的核心元素和重大版（第八版）六年級(jí)下冊(cè)（教材內(nèi)容）課程實(shí)施綱要，以提高學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)為目的，開展常規(guī)課堂教學(xué)實(shí)踐探索。在單元整體設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中，運(yùn)用計(jì)算思維合理地分解問題，模式識(shí)別、抽象、算法設(shè)計(jì)等模式，幫助學(xué)生獨(dú)立思考并解決實(shí)際問題，力求有效提升學(xué)生認(rèn)知概念整體水平和信息技術(shù)核心素養(yǎng)。

一、計(jì)算思維的定義

2006年，卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)周以真教授明確提出計(jì)算思維的概念，強(qiáng)調(diào)“計(jì)算思維代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一項(xiàng)普適的技能”。在隨后的研究中她指出，計(jì)算思維作為人們解決問題的一種思維方式，其主要特征表現(xiàn)為“抽象、分解、遞歸和自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)”。從定義上說，計(jì)算思維是數(shù)理思維發(fā)展到一定程度的高級(jí)形態(tài)，是把一個(gè)看似很困難的問題，通過類比、聯(lián)想等方法，把大問題分解成一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單、具體的問題。計(jì)算思維并不高深莫測(cè)，“易有太極，是生兩儀;兩儀生四象，四象生八卦”就是《易經(jīng)》記載的一個(gè)古老的計(jì)算思維。這個(gè)序列的排列中就包含對(duì)“自然”的內(nèi)在分析，同時(shí)是一個(gè)最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制遞歸思維。

二、認(rèn)識(shí)計(jì)算思維的核心元素

（一）分解問題

將數(shù)據(jù)、任務(wù)分解成更小、更易于處理的幾個(gè)部分。教師可以通過探究式教學(xué)模式，從問題的提出、探究以及解決方法這三個(gè)層面去建構(gòu)。

（二）模式識(shí)別

對(duì)Scratch中的每一項(xiàng)任務(wù)都需要進(jìn)行分析，針對(duì)不同任務(wù)分析數(shù)據(jù)，從中找出相同的模式、趨勢(shì)和規(guī)律。學(xué)生在設(shè)計(jì)中會(huì)發(fā)現(xiàn)不同任務(wù)中都有同樣的規(guī)律與方法。在這個(gè)過程中，學(xué)生對(duì)問題的分析和總結(jié)就是計(jì)算思維或者信息意識(shí)。

（三）抽象化

確定產(chǎn)生這些模式、趨勢(shì)和規(guī)律的一般原理，得到一個(gè)應(yīng)用于更普遍情況的公式的這個(gè)過程就是抽象。在Scratch程序腳本積木的搭建方面，學(xué)生在針對(duì)不同任務(wù)的不同功能以及展示效果，會(huì)采用不同的積木來進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中各個(gè)指令塊之間的層次關(guān)系和先后順序的運(yùn)用就是一種具體的問題抽象化處理的計(jì)算思維能力。

（四）算法開發(fā)與執(zhí)行

這里的算法是指解決問題的方法與步驟，算法開發(fā)與執(zhí)行就是要找出解決類似問題或者相同問題的方法與步驟。在Scratch作品創(chuàng)作的教學(xué)過程中，我們經(jīng)常會(huì)列出創(chuàng)作作品的一切細(xì)節(jié)、要素、規(guī)律，找到一般原理，最后化為清晰、明確的算法流程并執(zhí)行。

筆者舉一個(gè)例子，如何為我校經(jīng)常堵車的（上）放學(xué)路口設(shè)計(jì)合理的交通方案。

1.分解問題——分析確定要設(shè)計(jì)什么樣的路口：一個(gè)可以保證不堵車的路口。這個(gè)路口的現(xiàn)狀是怎樣的？是主干道還是支路？是十字路口還是丁字路口？是否堵塞？堵塞的原因是什么？早、晚高峰大約是什么時(shí)候？

2.模式識(shí)別——明確路口堵車規(guī)律，是主干道車流大還是放學(xué)接學(xué)生的車亂停放引起的？通過問卷調(diào)查，實(shí)際考察發(fā)現(xiàn)堵車的主要原因是上下班高峰時(shí)期與接學(xué)生的車輛亂停放引起的。

3.將問題抽象化——為了避免堵車，需要調(diào)整放學(xué)時(shí)間實(shí)施錯(cuò)峰放學(xué)，接學(xué)生的車輛指定停車位臨停5分鐘，5分鐘后不離開或亂停放的由電子交警出具罰單。將這些問題的解決先后程序按時(shí)間排序抽象為排序問題。

4.算法開發(fā)和執(zhí)行——最后列明交通方案的一些細(xì)節(jié)，化為清晰明確的流程，形成方案。就這樣，設(shè)計(jì)合理的交通方案日常問題應(yīng)用了計(jì)算思維解決。

三、培養(yǎng)計(jì)算思維的小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)策略

（一）分解單元問題，以課程綱要為導(dǎo)向，開展探究式單元整體教學(xué)

教師可依據(jù)課程綱要目標(biāo)，為培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)為目的，幫助學(xué)生獨(dú)立探索和互相協(xié)作，尋找出有價(jià)值的探究性問題。設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，可依據(jù)教學(xué)目標(biāo)去幫助學(xué)生利用計(jì)算思維方法抽象建模和化整為零，為學(xué)生提供“腳手架”，當(dāng)好引路人，逐漸引導(dǎo)學(xué)生能夠自己獨(dú)立自主地完成任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題的能力。把計(jì)算思維融入探究性過程中，培養(yǎng)學(xué)生將課堂中學(xué)到的知識(shí)遷移到生活中。重大版小學(xué)信息技術(shù)六年級(jí)下冊(cè)第二單元程序設(shè)計(jì)模塊，主題詞為“創(chuàng)客重任”，貫穿了小學(xué)編程教育的始終，通過編寫虛擬“掃地機(jī)器人”程序?qū)πW(xué)三年來所學(xué)編程基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)以及對(duì)程序編寫的總體認(rèn)識(shí)。教學(xué)時(shí)，做了以下嘗試：

第一步：分解問題，抓住孩子興趣點(diǎn)，課程設(shè)計(jì)與一定的情境相結(jié)合，由簡(jiǎn)到繁，逐步展開。教師設(shè)計(jì)一些啟發(fā)性的問題，使用學(xué)習(xí)任務(wù)單。還原真實(shí)的生活情景，學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)掃地的完整過程。

1.我們的教室哪里有垃圾呢？數(shù)量怎樣？

2.你是按照什么路線在清掃垃圾呢？

3.根據(jù)你的打掃路線，教室里每個(gè)角落都清掃到了嗎？如果沒有清掃到，你可以設(shè)計(jì)一條合理的路線嗎？

4.在清掃時(shí)，如果有人或者物擋住了你，你是怎么做的？

5.在清掃時(shí)，如果簸箕裝滿了，你是怎么做的？

6.在清掃時(shí)，垃圾桶裝滿了，你是怎么做的？

7.在清掃時(shí)，什么時(shí)候你可以不用打掃了？

第二步：模式識(shí)別與抽象，根據(jù)場(chǎng)景分析抽象找出相同的行為模式和規(guī)律，把復(fù)雜的設(shè)計(jì)分解成一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單、具體的問題。

1.垃圾：需確定其隨機(jī)數(shù)量和隨機(jī)位置。

2.邊線：需繪制房間四面墻壁，設(shè)定其造型中心點(diǎn)，提供坐標(biāo)參數(shù)，以便機(jī)器人確定自身位置。

3.掃地機(jī)器人：設(shè)計(jì)其行走路線（內(nèi)螺旋路線）。

4.程序模擬：機(jī)器人清掃垃圾。

5.為程序添加附加模塊：如N字路線、Z字路線、充電模塊等。

6.調(diào)用功能模塊與調(diào)試。

第三步：算法開發(fā)與執(zhí)行。

學(xué)生分板塊編寫與調(diào)試程序，在整個(gè)環(huán)境中，他們是課堂的主體，教師只是協(xié)助者，這樣的設(shè)計(jì)可以很好地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題和計(jì)算思維的能力，如圖1。

（二）開展基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)計(jì)算思維

在基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)模式中，由學(xué)生選擇自己感興趣的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，在完成項(xiàng)目過程中遇到問題并共同探討，由學(xué)生自主尋找問題，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。重大版小學(xué)信息技術(shù)六年級(jí)下冊(cè)第一單元，以校園故事為主線，包括校園故事卡、校園故事微場(chǎng)景、校園故事MV、設(shè)計(jì)畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)、制作畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)、等，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好，選定以校園故事卡為載體設(shè)計(jì)畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)，本次項(xiàng)目任務(wù)是一份8頁的紙質(zhì)彩色打印紀(jì)念冊(cè)。

第一步：實(shí)施計(jì)劃。

選定項(xiàng)目：用Word制作個(gè)性化畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)。

制訂計(jì)劃：完成周期（5周）、素材（文稿+照片）、版面主題規(guī)劃及數(shù)量。

活動(dòng)探究：個(gè)人獨(dú)立設(shè)計(jì)+小組合作設(shè)計(jì)。

作品制作：頁面風(fēng)格選定+Word編輯+美圖秀秀P圖。

成果交流：班級(jí)內(nèi)展示。

互動(dòng)評(píng)價(jià)：師生間和生生間。

第二步：實(shí)施過程。

教師通過釘釘群文件分班采集文稿和照片素材，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜集頁面背景圖，再分文件夾整理素材文件，主要有背景、照片、文稿、頁面小修飾等分類素材，學(xué)生選定了7個(gè)主題規(guī)劃版面：個(gè)性化封面、教師寄語、個(gè)人主頁、感恩母校、同窗之誼、難忘的師生情、畢業(yè)贈(zèng)言。學(xué)生根據(jù)主題，用Word編輯規(guī)劃版面+美圖秀秀P圖處理，個(gè)性化設(shè)計(jì)。歷時(shí)5個(gè)星期，大家運(yùn)用已有的知識(shí)內(nèi)容，編輯出一本本個(gè)性化的畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)。

第三步：教師個(gè)性化評(píng)價(jià)。

（1）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)1-2（10分）總體感覺設(shè)計(jì)得不錯(cuò)，但個(gè)人主頁設(shè)計(jì)有點(diǎn)簡(jiǎn)單，多頁頁面可以用退格鍵刪除。

（2）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)1-3（10分）：頁面中有自己的真情實(shí)感的表達(dá)，但個(gè)人主頁頁面設(shè)計(jì)有點(diǎn)空。

（3）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)2-2（9分）：頁數(shù)完整，作業(yè)質(zhì)量較原來有很大的進(jìn)步，如果頁面內(nèi)容再豐富一點(diǎn)，就更好了。

（4）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)3-1（9分）：最后一頁如果能做完，就是滿分。

（5）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)3-5（10分）：內(nèi)容完整，但是背景過于花哨，同時(shí)文字和背景的搭配有點(diǎn)不醒目，文字在頁面中左右分布有點(diǎn)散。

（6）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)4-1（10分）：頁面布局緊湊，色彩搭配漂亮，同窗之誼的頁面的內(nèi)容可以再豐富一點(diǎn)。

（7）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)4-6（10分）：為你的夢(mèng)想努力奮斗吧！很喜歡你的設(shè)計(jì)。

（8）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)2-4（8分）：畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)中除了使用圖片之外，必要的文字不能缺少。文字會(huì)讓你的畫面更生動(dòng)、更有靈氣。

（9）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)3-4（8分）：第三頁排版還不錯(cuò)，多找找自己的優(yōu)點(diǎn)。如思維敏捷、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)。但文字處理得有點(diǎn)粗糙。

（10）學(xué)生畢業(yè)紀(jì)念冊(cè)4-1（9分）：如果把最后一頁完成了，就是佳作了，頁面內(nèi)容豐富，緊湊合理是優(yōu)秀作品。

學(xué)生在整個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)會(huì)利用計(jì)算思維去構(gòu)建知識(shí)內(nèi)容，通過知識(shí)遷移解決現(xiàn)有問題，通過動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合的體驗(yàn)創(chuàng)作，讓其獲得成就感。在五課時(shí)的設(shè)計(jì)中，教師可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲望，讓學(xué)生體驗(yàn)到一種問題解決的投入感、期待感、成就感，他們會(huì)不自覺地投入學(xué)習(xí)的激情和專注，成功地完成這次學(xué)習(xí)。

（三）注重課堂上技能和思維的雙重培養(yǎng)

我們現(xiàn)在的教學(xué)大多能夠在知識(shí)與技能的訓(xùn)練上有所體現(xiàn)，對(duì)情感、態(tài)度的培養(yǎng)不夠顯著。在新課改大背景的影響下，只教授知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，最重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生正確的思維與觀念。計(jì)算思維作為信息技術(shù)核心素養(yǎng)之一，其地位不容小覷，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維也是當(dāng)前教學(xué)任務(wù)的重中之重。如我們用Scratch進(jìn)行游戲設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，可用工程思想來開發(fā)設(shè)計(jì)一個(gè)或多個(gè)趣味游戲，從需求出發(fā)，以此來培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維。再如用Scratch設(shè)計(jì)實(shí)用小工具解“雞兔同籠”問題時(shí)，可連通方程思想與列舉思想，打通學(xué)科間的融合點(diǎn)，在情境選擇上，可采用貼近生活實(shí)際且能夠符合教學(xué)內(nèi)容的情境，這種情境往往能夠調(diào)動(dòng)起學(xué)習(xí)者參與游戲的積極性。

（四）開展線上自主學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)計(jì)算思維

我們通過利用網(wǎng)絡(luò)資源篩選海量的優(yōu)質(zhì)資源為我們的學(xué)習(xí)提供了有效支撐，教師可以推薦優(yōu)秀學(xué)習(xí)平臺(tái)，如Scratch少兒編程網(wǎng)、編程貓等平臺(tái)給予編程新手一些指引，也可以推薦一些編程工具，如智能編輯器、Fiddle、網(wǎng)頁App等，讓學(xué)生使用多種編程語言。如學(xué)生想開發(fā)實(shí)體工具，BBC micro：bit開發(fā)板可實(shí)現(xiàn)給實(shí)體設(shè)備編程，入門簡(jiǎn)單。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生可以建構(gòu)自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并將所學(xué)的知識(shí)遷移到其他領(lǐng)域——所有學(xué)科，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

四、計(jì)算思維在目前課堂教學(xué)中的不足

信息技術(shù)學(xué)科的程序教學(xué)資源較缺乏，全國(guó)的小學(xué)信息技術(shù)課程沒有統(tǒng)一的教材，各地均采用地方教材進(jìn)行教學(xué)。同時(shí)，面對(duì)全面開設(shè)的信息技術(shù)教育，教師在新技術(shù)上的儲(chǔ)備不充足、情感上的投入不深入。在大多數(shù)情況下受制于教學(xué)內(nèi)容的約束或教學(xué)目標(biāo)的完成，難以很好地支持深層次計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

家、校、生三者關(guān)系中，家長(zhǎng)對(duì)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)并不重視，持可學(xué)可不學(xué)的態(tài)度，原因在于它與升學(xué)無正相關(guān)，雖然電腦的普及率很高，但是大多數(shù)家長(zhǎng)似乎反對(duì)孩子玩電腦，認(rèn)為玩電腦就是玩游戲，玩物喪志，會(huì)讓孩子荒廢學(xué)業(yè)。盡管有學(xué)生家長(zhǎng)重視孩子的信息素養(yǎng)培養(yǎng)，但這樣的家庭不多，據(jù)調(diào)查一個(gè)班級(jí)就5～6人，現(xiàn)在緊迫的小升初大環(huán)境下，大多數(shù)家長(zhǎng)也沒有時(shí)間給孩子安排編程興趣班。

學(xué)校方面，課時(shí)數(shù)量一周一節(jié)，信息技術(shù)學(xué)科不被重視是很普遍存在的現(xiàn)象，大力提倡計(jì)算思維的背景下，對(duì)信息技術(shù)課的教學(xué)要求不能低，造成教師在教學(xué)時(shí)，更加關(guān)注學(xué)生課堂任務(wù)完成的基本要求，在于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，而無法提升學(xué)生的思維能力。

學(xué)生方面，每個(gè)人的思維能力不同，教師常常預(yù)設(shè)統(tǒng)一的教學(xué)思路和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，讓部分“適配”學(xué)生受益匪淺，尤其是那些比較主動(dòng)或?qū)W習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生。但是學(xué)困生需要個(gè)性化的教學(xué)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，對(duì)于大班額的教學(xué)，這些學(xué)生很難得到個(gè)性化的學(xué)習(xí)幫助。課堂中的一些項(xiàng)目活動(dòng)中，小組核心成員的思維能夠在教師的有效關(guān)注下得到較好的發(fā)展，而活躍度較低的學(xué)生往往由于教師的無暇顧及而被冷落，從而出現(xiàn)一個(gè)班級(jí)學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)處于一種“差異成長(zhǎng)”的發(fā)展?fàn)顩r。

如何將計(jì)算思維更好地融入教學(xué)過程中，筆者提出以上經(jīng)驗(yàn)，拋磚引玉，為信息技術(shù)教育中融入計(jì)算思維的教學(xué)貢獻(xiàn)出自己的綿薄之力。

作者簡(jiǎn)介：黃鷹梅（1985—），漢族，重慶，本科，小學(xué)信息技術(shù)教師，研究方向：小學(xué)信息技術(shù)教育。