计算思维培养视角下的小学编程教学初探

摘要：在对计算思维的内涵进行简述基础上，指出计算思维培养视角下的小学编程教学存在的主要问题。进而针对存在问题提出相应对策：重构教学目标，从“工具掌握”到“思维浸润”；优化课程设计，构建“生活-技术”双向映射；创新教学方法，打造“思维显性化”课施郁 《中国教师》-通知书.pdf堂；革新评价体系，建立“过程-结果”双重维度。

关键词：计算思维；教学目标；编程教学；评价体系

当阿尔法狗在围棋领域以“非人类思维”战胜李世石，当ChatGPT用算法重构知识生产方式，我们不得不直面一个现实：数字原住民正站在人机共生的十字路口。在这个代码即权力的时代，编程教育早已超越工具传授的范畴，成为塑造未来公民思维范式的关键路径。传统编程教学常陷入“技能训练”的窠臼，将算法拆解为机械的语法记忆。那些在抽象思维黄金期错失计算思维启蒙的孩子，未来是否会被算法社会边缘化？这场静默的思维革命，正倒逼基础教育进行范式转型。

1.计算思维的内涵

计算思维由卡内基·梅隆大学周以真教授于2006年首次系统阐述，其本质是“运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解的思维活动”。这种思维模式包含四个核心维度：（1）抽象与分解：将复杂问题拆解为可管理的子问题（如将“设计智能台灯”分解为光源控制、传感器交互等模块）；（2）模式识别：发现问题中的重复性结构（如编程中的循环结构对应现实中的重复操作）；（3）算法设计：构建解决问题的步骤序列（如通过Scratch实现角色移动的坐标计算算法）；（4）自动化实现：将解决方案转化为可执行的程序代码。美国计算机科学教师协会（CSTA）2023年发布的《K-12计算机科学标准》明确指出，计算思维的培养应贯穿基础教育全阶段，其核心目标在于建立“问题空间-模型构建-算法实现-系统优化”的完整认知链条。

2.计算思维培养视角下的小学编程教学存在的主要问题

在数字化浪潮席卷全球的当下，编程教育正逐步从高等教育向基础教育渗透，成为培养学生计算思维的重要途径。计算思维作为21世纪人才必备的核心素养之一，涵盖分解问题、模式识别、抽象化及算法设计等关键能力。然而，当前小学编程教学在计算思维培养层面仍存在诸多问题，制约了其教育价值的充分发挥

2.1教学目标与计算思维培养的错位

当前部分小学编程课程仍停留在“工具使用”层面，过度强调编程语言语法记忆与简单作品复制，忽视了计算思维的内化过程。例如，部分教师将Scratch教学简化为“拖拽积木块完成动画”，学生仅机械模仿操作步骤，未能通过项目实践理解循环结构、条件判断等逻辑背后的思维模式。这种“重操作轻思维”的教学导向，导致学生难以形成解决复杂问题的系统性思考能力。

2.2教学内容与生活场景的割裂

研究过程中发现，部分教师在进行编程课程设计时常陷入“技术本位”陷阱，案例选择往往脱离学生认知基础与生活经验。例如，部分教师在教学过程中习惯于以“银行利息计算”“交通信号灯控制”等成人化场景为例，学生因缺乏现实关联难以产生认知共鸣。反观芬兰等国家的小学编程课程，通过“设计校园逃生路线”“模拟超市购物结算”等贴近儿童生活的项目，有效激发了学习兴趣与问题解决动机。这种内容与生活的脱节，削弱了计算思维培养的实践价值。

2.3教学方法的单一化困境

传统小学编程课堂普遍采用“教师演示—学生模仿—作品提交”的线性模式，缺乏对思维过程的显性引导。例如，在讲解“变量”概念时，教师往往直接告知定义与用法，而非通过“设计计分系统”“模拟温度变化”等任务驱动学生自主发现变量的存储与更新功能。这种“填鸭式”教学导致学生仅知其然，不知其所以然，难以形成举一反三的迁移能力。

2.4评价体系的片面性局限

现行的小学编程教学评价多以“作品完成度”为唯一标准，却忽视了对学生思维过程的动态观察。例如，在评价“设计智能垃圾分类系统”项目时，教师仅关注界面美观与功能实现，而未分析学生是否通过分解问题、识别模式等步骤完成设计。这种结果导向的评价方式，无法准确反映学生计算思维的发展水平，更难以提供针对性的改进建议。

3.计算思维培养视角下提升小学编程教学质量的对策

上述论述中提及到，在计算思维培养视角下小学编程教学仍或多或少存在一些问题。为解决问题，促进小学编程教学质量的提升，建议采取如下对策：

3.1重构教学目标，从“工具掌握”到“思维浸润”

教师应摒弃将编程视为技术培训的功利化思维，转而构建“思维发展优先”的教学框架。例如，在Scratch教学中，可将“制作动画”的目标升级为“通过循环结构实现角色动态交互”，要求学生在理解“重复执行”逻辑的基础上，自主设计不同场景下的运动模式。这种目标重构需配套开发“思维发展观察量表”，将问题分解的颗粒度、模式识别的精准度、算法优化的创新性等指标纳入评价体系，使教学目标从“完成作品”转向“思维可视化”。

3.2优化课程设计，构建“生活-技术”双向映射

课程设计应遵循“从生活中来，到思维中去”的原则。以“设计校园逃生路线”项目为例，教师可先引导学生观察校园建筑布局，识别安全出口、障碍物等关键要素（模式识别），再将实际问题抽象为“最短路径算法”（抽象化），最后通过编程模拟不同火灾场景下的逃生策略（算法设计）。芬兰教育经验表明，当编程任务与儿童日常经验（如游戏规则设计、班级事务管理）深度结合时，学生不仅能更自然地理解变量、条件判断等概念，还能在解决真实问题的过程中发展系统思维。

3.3创新教学方法，打造“思维显性化”课堂

传统课堂需引入“探究式学习”与“认知脚手架”理论。例如，在讲解“变量”概念时，教师可设计“温度监测系统”项目：首先让学生用纸笔记录一天中不同时段的室温（具身认知），再引导其发现数据变化规律（模式识别），最后通过编程实现自动记录与异常提醒（算法设计）。在此过程中，教师需采用“思维提问法”，如“如果温度突然升高，系统需要哪些信息来做出判断？”“如何用最少的变量存储所有必要数据？”，将抽象概念转化为可操作的思维任务。同时，可借助“思维可视化工具”（如流程图、概念地图）帮助学生梳理逻辑链条。

3.4革新评价体系，建立“过程-结果”双重维度

评价机制应突破“作品导向”的局限，构建“思维发展档案袋”。例如，在“智能垃圾分类系统”项目中，评价可包含三个层次：基础层（语法正确性、功能完整性）、进阶层（代码简洁性、异常处理能力）、创新层（是否提出新分类规则、是否优化用户交互）。教师需通过课堂观察、小组讨论记录、反思日志等方式，动态追踪学生从“问题分解”到“算法迭代”的全过程。诸如，某学生在初次设计中仅用单一条件判断分类垃圾，后在教师引导下发现需结合材质、重量等多维度数据，最终通过嵌套条件语句实现精准分类——这一思维跃迁过程应成为评价的重点。

4.结语

编程教育的本质，是赋予儿童“用技术思维理解世界”的钥匙。当教学目标直指计算思维发展、课程内容扎根生活土壤、教学方法唤醒认知潜能、评价体系捕捉成长轨迹时，小学编程课堂将真正成为培养未来创新者的沃土。这场改革不仅需要技术工具的更新，更需要教育者从“知识传授者”转型为“思维引路人”，在代码与逻辑的交织中，点亮学生面向未来的智慧之光。

参考文献：

[1]何昌盛，曹伟.基于结构化视野解码计算思维的生成与落地[J].中国信息技术教育，2025（15）：12-15.

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