信息科技課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任。這四個(gè)維度有各自的特征，同時(shí)又互相支持、互相滲透，共同促進(jìn)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問(wèn)題解決過(guò)程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)。由此可見(jiàn)，學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算思維解決復(fù)雜問(wèn)題的思維訓(xùn)練，對(duì)于數(shù)字素養(yǎng)和問(wèn)題解決能力的提升具有重要意義。

一、編程與數(shù)學(xué)融創(chuàng)教學(xué)，更有利于計(jì)算思維向深度發(fā)展

數(shù)學(xué)是我國(guó)基礎(chǔ)教育中非常重要的學(xué)科，其抽象能力、推理能力、數(shù)據(jù)意識(shí)、模型意識(shí)等核心素養(yǎng)所需的數(shù)學(xué)思維有助于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

編程和數(shù)學(xué)密不可分，它們有著非常相似的邏輯思維，尤其是數(shù)學(xué)問(wèn)題求解中的分解思維同計(jì)算思維有異曲同工之妙。編程中，學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)要經(jīng)歷“由問(wèn)題引發(fā)思維、由思維產(chǎn)生算法、由算法形成程序”的過(guò)程，計(jì)算思維是體現(xiàn)計(jì)算思維的關(guān)鍵，是人腦的獨(dú)立思考活動(dòng)，所形成的問(wèn)題解決方案是多樣的，并且不受編程語(yǔ)言的限制，也就是我們所說(shuō)的“一個(gè)問(wèn)題可以有不同的解決方案，一個(gè)方案可以有不同的算法設(shè)計(jì)，一個(gè)算法可以用不同的編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)”。

數(shù)學(xué)是編程的基石，以數(shù)學(xué)融創(chuàng)為核心的計(jì)算思維培養(yǎng)教學(xué)，不僅契合STEM教育理念，還能在計(jì)算思維培養(yǎng)的編程課堂中與數(shù)學(xué)知識(shí)之間建立聯(lián)系，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二、構(gòu)建編程與數(shù)學(xué)融創(chuàng)課例，精心設(shè)計(jì)計(jì)算思維教學(xué)內(nèi)容

在編程與數(shù)學(xué)融創(chuàng)的教學(xué)實(shí)踐中，教師從計(jì)算思維的概念入手，精選數(shù)學(xué)問(wèn)題作為課程設(shè)計(jì)主線，形成了一條清晰的“數(shù)學(xué)問(wèn)題一數(shù)學(xué)知識(shí)一編程知識(shí)一思維類(lèi)型”的計(jì)算思維課程脈絡(luò)。數(shù)學(xué)問(wèn)題和數(shù)學(xué)知識(shí)選自小學(xué)四年級(jí)到六年級(jí)的數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容，編程知識(shí)涵蓋了信息科技課程中的編程常用知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)關(guān)聯(lián)形成編程與數(shù)學(xué)融創(chuàng)課程體系，確保課程內(nèi)容既符合學(xué)生的年齡和認(rèn)知水平，又能有效地鍛煉學(xué)生的思維能力。

三、夯實(shí)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，將計(jì)算思維培養(yǎng)貫穿始終

計(jì)算思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，需要教師精心設(shè)計(jì)有層次的教學(xué)內(nèi)容，在每節(jié)課中按學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律滲透。在編程與學(xué)科融創(chuàng)編程的教學(xué)實(shí)踐中，筆者認(rèn)為，創(chuàng)設(shè)情境、抽象建模、問(wèn)題分解、新知探究、設(shè)計(jì)算法、搭建腳本、運(yùn)行調(diào)試、歸納總結(jié)、板書(shū)設(shè)計(jì)、課后應(yīng)用十個(gè)環(huán)節(jié)能夠促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維向深度發(fā)展。

下面，以“尋找神秘的四位數(shù)”為例，介紹如何通過(guò)“十個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)”促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維向深度發(fā)展的整個(gè)過(guò)程。

（一）創(chuàng)設(shè)情境，激活思維

教師根據(jù)編程與數(shù)學(xué)融創(chuàng)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)，在課前制作好上課的范例程序作品或者準(zhǔn)備好數(shù)學(xué)問(wèn)題情境，在課堂伊始引入有趣的數(shù)學(xué)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

數(shù)學(xué)情境：尋找神秘的四位數(shù)

在 0～9 十個(gè)數(shù)字中，任意選擇四個(gè)數(shù)字，組成最大的數(shù)和最小的數(shù)，如選2，9，8，4這四個(gè)數(shù)字，組成最大的數(shù)是9842，最小的數(shù)是2489。然后兩數(shù)相減，并把得數(shù)的四個(gè)數(shù)字重新組成一個(gè)最大的數(shù)和最小的數(shù)，再次相減。在這樣不斷重復(fù)的過(guò)程中，你能找到一個(gè)神秘的四位數(shù)嗎？怎樣用編程的方式尋找神秘的四位數(shù)呢？

（二）抽象建模，形成思維

計(jì)算思維是一種解析思維，融合了數(shù)學(xué)思維、工程思維和科學(xué)思維的核心特征。計(jì)算思維的兩個(gè)核心概念是抽象和自動(dòng)化。抽象就是抓住主要的、本質(zhì)的東西，忽略其他的，去繁求簡(jiǎn)。抽象建模是解決問(wèn)題的核心，創(chuàng)造、提煉和使用模型的能力是學(xué)習(xí)者解決計(jì)算問(wèn)題的關(guān)鍵能力。

（三）問(wèn)題分解，厘清思維

問(wèn)題分解就是把大問(wèn)題拆解成小問(wèn)題，把復(fù)雜問(wèn)題拆解成簡(jiǎn)單問(wèn)題，把新問(wèn)題拆分成若干已知的問(wèn)題，目的就是為了在解決問(wèn)題的時(shí)候更容易去處理，這樣就可降低程序的設(shè)計(jì)難度。

思維導(dǎo)圖讓邏輯結(jié)構(gòu)更直觀。教師利用思維導(dǎo)圖將數(shù)學(xué)情境按照功能進(jìn)行梳理，能夠厘清程序結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生更直觀地了解現(xiàn)實(shí)生活與計(jì)算機(jī)程序的聯(lián)系，掌握將無(wú)形思維轉(zhuǎn)化為有形導(dǎo)圖的方法。在教學(xué)中，教師采用思維導(dǎo)圖的教學(xué)方法，可以極大地提升課堂的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)。

師生通過(guò)解決“尋找神秘的四位數(shù)”的問(wèn)題，分析理順程序設(shè)計(jì)思路，將重難點(diǎn)進(jìn)行分解并逐一突破。學(xué)生編程對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的求解要建立在抽象建模的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以借助思維導(dǎo)圖對(duì)程序設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行語(yǔ)言描述。師生通過(guò)簡(jiǎn)化語(yǔ)言描述得出關(guān)鍵性詞語(yǔ)。教師引導(dǎo)學(xué)生把這些關(guān)鍵性詞語(yǔ)按照先后的邏輯順序排列，就得出程序設(shè)計(jì)的步驟，其中關(guān)鍵性詞語(yǔ)也可以用編程定義函數(shù)實(shí)現(xiàn)模塊化編程。

（四）新知探究，聯(lián)結(jié)思維

該環(huán)節(jié)主要內(nèi)容為學(xué)習(xí)本節(jié)課的新知識(shí)，同時(shí)考慮在新舊知識(shí)之間建立聯(lián)系。

（五）設(shè)計(jì)算法，訓(xùn)練思維

算法設(shè)計(jì)就是用一系列步驟及過(guò)程解決問(wèn)題的方法。算法描述的方法有自然語(yǔ)言描述、流程圖描述和偽代碼或直接用計(jì)算機(jī)程序描述。其中，流程圖形象、直觀，是小學(xué)生思維可視化訓(xùn)練較佳的方式。經(jīng)過(guò)前面的抽象建模和問(wèn)題分解，學(xué)生已達(dá)到了將自然語(yǔ)言描述與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言鏈接起來(lái)的目的。使用具體的程序流程圖可以讓學(xué)生有效地描述算法，形成基本的編程思路；還可以引導(dǎo)學(xué)生在編程軟件中嘗試找到對(duì)應(yīng)指令積木，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（六）搭建腳本，思維可視化

搭建腳本就是編寫(xiě)程序，當(dāng)有了前面計(jì)算思維的訓(xùn)練和本節(jié)課的新知識(shí)鋪墊時(shí)，搭建腳本的操作就更加清晰了。

（七）運(yùn)行調(diào)試，鞏固思維

程序的編寫(xiě)需要不斷地去試行，去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后再改進(jìn)。學(xué)生在程序調(diào)試過(guò)程中，經(jīng)?；ㄙM(fèi)很多時(shí)間來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤與消除錯(cuò)誤。針對(duì)這種情況，教師可以要求學(xué)生采用編程定義函數(shù)用模塊化方法，要求學(xué)生養(yǎng)成給程序添加注釋的習(xí)慣，用模塊化斷開(kāi)測(cè)試、問(wèn)題查詢(xún)手冊(cè)、小組合作等形式助力學(xué)生解決在程序調(diào)試遇到的困難。

（八）歸納總結(jié)，積淀思維

該環(huán)節(jié)主要內(nèi)容為教師引導(dǎo)學(xué)生分析調(diào)試運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因。

（九）板書(shū)設(shè)計(jì)，抽象思維

板書(shū)設(shè)計(jì)起到的作用類(lèi)似于思維導(dǎo)圖。教師要積極引導(dǎo)學(xué)生對(duì)新知識(shí)再次進(jìn)行梳理，引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)化知識(shí)與行為習(xí)慣，讓學(xué)生主動(dòng)形成自己的認(rèn)知地圖與知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

（十）課后應(yīng)用，思維遷移

課后應(yīng)用是為鞏固學(xué)習(xí)效果而安排的課外練習(xí)，是課堂教學(xué)過(guò)程中非常重要的組成部分，是學(xué)生鞏固新學(xué)知識(shí)、形成技能技巧、培養(yǎng)良好的思維品質(zhì)、發(fā)展計(jì)算思維的重要途徑，是教師了解學(xué)情、調(diào)整教學(xué)教法的重要基礎(chǔ)，是檢測(cè)學(xué)習(xí)效果不可跨越的一環(huán)，因此不容忽視。教師要把教師的教與學(xué)生課后的學(xué)有機(jī)組合起來(lái)，為學(xué)有余力的學(xué)生提供自我學(xué)習(xí)途徑與展示的舞臺(tái)。教師可以在一個(gè)階段性的學(xué)習(xí)過(guò)程之后，布置考核任務(wù)或者鼓勵(lì)學(xué)生參與圍繞學(xué)?；顒?dòng)和競(jìng)賽項(xiàng)目開(kāi)展的創(chuàng)意編程實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)以致用，體驗(yàn)編程的樂(lè)趣。

四、綻放計(jì)算思維精彩，激勵(lì)學(xué)生自我成長(zhǎng)

計(jì)算思維深度發(fā)展需要進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)和長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練，借助相關(guān)的在線教學(xué)平臺(tái)可以輕松解決學(xué)生校內(nèi)外同步學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)問(wèn)卷、作品發(fā)布等問(wèn)題。通過(guò)在線教學(xué)平臺(tái)，對(duì)作品采取自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)等，不僅可以促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的自我培養(yǎng)，還可以促進(jìn)學(xué)生的自我反思等關(guān)鍵思維品質(zhì)的培養(yǎng)。

學(xué)科融創(chuàng)編程教學(xué)以數(shù)學(xué)問(wèn)題求解為切入點(diǎn)，堅(jiān)持“課程設(shè)計(jì)、思維訓(xùn)練、學(xué)以致用”的思路，采用在線圖形化編程網(wǎng)站為教學(xué)搭建研學(xué)一體化平臺(tái)，達(dá)成教學(xué)相長(zhǎng)與智慧共生，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維向深度發(fā)展。品

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