面向计算思维能力培养的小学信息科技教学活动设计研究

引言：进入数字化时代，计算思维作为应对复杂问题的基本能力已成为基础教育教学中的培养要求，而小学是计算思维培养的重要学段，信息科技课堂作为教学内容载体，应当通过一定的教学活动设计进行分解、抽象、算法设计等思维方法与途径的培养。然而在实际教学中，小学信息科技课程重操作、轻思维，教学活动设计单一化，因而，探讨基于计算思维能力培养的教学活动设计的路径具有现实意义。

一、小学信息科技教学中培养学生计算思维能力的意义

1. 提升学生解决问题的能力

小学信息科技教学培养学生计算思维能力有利于学生综合解决问题的能力。从逐步分解过程中的子步骤、制作流程图、测试和改进，学生掌握了解决一个问题的一般的系统性策略，能够从生活中发现的问题中提取出关键信息、发现模式，然后在一系列的逻辑步骤中找到解决方案，根据此技能训练学生掌握运用技术解决问题和用技术表达真实生活的具体要求，即在编程任务以及数据分析等的过程中获得合理的操作效率、坚韧的应变能力。

2. 增强学生的逻辑思维与抽象能力

学生通过算法设计、程序调式等操作实现思维结构化，用条件分支、循环等思维逻辑模块构建问题的数学模型，逐步培养从特例归纳出一般规律、用字母或图形来描述这类问题的表达能力，使学生的逻辑化思维可以得到数学中的数与量逻辑的支撑和数学数形逻辑思维的训练，增强从现实问题情境中抽象出数学问题的表达能力，掌握在复杂的情境中抓住本质特征、构建清楚的思路的方法，是学生形成高阶思维的内核。

二、面向计算思维能力培养的小学信息科技教学活动设计策略

1.创设生活化情境以激发兴趣

为培养计算思维设计小学信息科技教学活动的第一条路径就是设置生活化的情境，用贴近小学生生活的情境引发学生的学习兴趣，将难以想象的信息技术形象地转变为小学生切实可做的实践活动。在学习《程序设计基础》时，教师设计“ 为家庭发明智能管家” 项目，在情境设计中提出“ 如果在生活中我想要程序控制家里的电器开关，你觉得我现在可以有哪种方法来实现呢？” 学生说，可以通过开关对家中的电器进行控制；说可以用定时功能提醒等，这时，可以接着讲出“ 那么你可以根据自己说的方法试着打开你手中的计算机，构建你所需要的程序吗？” 学生进行操作，“ 我已经学习了一些基本的控制模块和重复执行模块，这时我想到了一个很简单的方法，因为我喜欢晚上不关灯看电视，现在我的‘ 按钮’ 就已经设置了，灯亮时说明我的传感器也能看出，然后进行‘ 当......’ 控制结构的设置，这样，按下按钮，灯就可以亮，而不用手动关灯了，太方便了，不过我觉得还可以有其他的方法，我觉得可以利用一些我的‘ 变量’ 来更好地去控制‘ 灯亮’ 和‘ 灯不亮’ 。” 通过学生的活动体验，在将生活中出现的问题解决的过程中，体会计算思维的“ 善思巧为” ，提升基于计算思维的生活意识。

2.采用项目式学习促进深度探究

项目式教学是最直接、最高效培养计算思维的途径。它持续性、长时间项目的开展，让学生在探索过程中经历完整的问题解决的过程，掌握深度探究的方法。例如，《传感器与控制》这一单元，教师可以开展“ 校园植物生长监控系统” 的项目，将任务分为若干小组，并做出监测方案，通过户外观察，小组筛选出具体的监测对象（如光、温度和湿度等），接下来就是设计监测方案中传感器模块的选择和编写相应的采集数据程序，程序编写完成后则需要学生进行传感器的调校精度、设计数据处理的存储界面和可视化界面，从而在各个环境下的测量数据中印证假说，教师可以设置不同的阶段性的任务，前期是对传感器的工作原理的学习；中期是对相关程序的编写及传感器组装；后期是对数据的处理及研究报告的撰写。项目开展的过程中，学生要多次印证自身的监测方案，例如使用while 语句不断记录数据，使用 if 语句来对一些异常预警进行提示，这种持续性的探索不仅印证了自身的算法设计及调试的能力，同时也在坚持改进及证据判断思维的培养上起到了重要的作用。

3. 引入合作学习强化团队协作与沟通能力

为了实施合作教学，还需要制定明确的小组架构，以提升组内成员之间的合作精神及合作素质，其中涉及合作与沟通。在《网络与信息社会》模块中，学生小组在学习教学的同时也需要进行实践与学习。在合作过程中，可以布置关于安全利用互联网的作业，要求学生四个人组成小组，各自担任不同的角色：信息员、程序员、验证员以及展示员。信息员负责调查学生的上网行为习惯，程序员根据信息员提供的资料编制测试网络安全知识的程序，验证员应该模拟学生浏览测试该程序，发现漏洞，验证员应该验证该程序中可能存在哪些问题，展示员要完成最后的成果报告。在这个过程中，可能需要学生之间进行有效的讨论，比如在验证员验证时，需要说明程序的操作，程序员也需要保证准确的程序结构。测试程序时如果系统出现了问题，导致整个团队所需要使用的程序不能使用，这时候他们需要及时地进行讨论与更改，让各小组员都知道各自应该做什么，以更加有效快捷地利用程序并反馈他们之间的信息，比如增加多语种的语言。展示小组成果的形式同样需要采用小组制的模式，将学生写出的程序、代码、流程图等反馈给学生，展示小组的具体成果，然后在全校展示成绩，评委以及学生提问学生与学生交流，学习的过程中，明确哪些学生总结与组织优秀，并让他们提出关键的技术问题。

结束语：小学信息科技课堂以培养学生计算思维为核心目标，在情境化、项目化及协作化的设计过程中引导学生由“ 技术的使用” 向“ 问题的解决” 转变，今后可探索基于智慧课堂技术的动态评价、个性化学习路径，使得教学效果得到进一步提升。

参考文献：

[1]张文涛.计算思维培养下小学信息科技游戏化教学活动设计与实践[J].教育观察,2024,13(26):92-94.

[2]张钰.计算思维视角下小学信息科技游戏化教学活动设计研究[D].河北科技师范学院,2023.

[3]张雨露.面向计算思维能力培养的小学信息技术教学活动设计[D].浙江师范大学,2022.

本文系2024 年度保定市教育技术研究课题《面向计算思维能力培养的小学信息科技教学活动设计研究》（课题编号为BDDJ2024042）的课题研究成果。