小学四年级学生在程序设计学习中的思维障碍及突破方法研究

1 引言

近年来，随着人工智能和数字化社会的发展，编程教育已成为基础教育的重要组成部分。我国教育部鼓励将编程教育纳入中小学课程体系，部分省市已试点在小学阶段开设相关课程。小学四年级作为儿童认知发展的关键期，具备一定的逻辑推理能力和语言表达能力，是开展初步程序设计学习的理想阶段。然而，在实际教学过程中，教师普遍反映学生在学习编程时存在诸多困难，例如难以理解变量概念、无法理清程序执行顺序等。这些问题的背后，往往与学生的思维方式尚未成熟密切相关。因此，深入研究小学四年级学生在程序设计学习中所遇到的思维障碍，并探索有效的应对策略，对于提升编程教学质量具有重要意义。

2 相关概念和理论概述

2.1 程序设计学习的基本概念

程序设计是指通过编写计算机指令来实现特定功能的过程。对于小学生而言，程序设计学习通常从图形化编程工具入手，如 Scratch 或Blockly，这些平台以积木块拖拽的方式帮助学生理解程序结构。程序设计的核心包括顺序、选择和循环三种基本结构，以及变量、函数等抽象概念。虽然小学生尚未接触复杂的语法和算法，但这一阶段的学习重点在于培养逻辑思维和问题解决能力。此外，程序设计强调实践操作，要求学生能够将现实问题转化为计算机可执行的步骤。

2.2 思维障碍与认知发展理论

思维障碍是指个体在思考过程中因认知结构不完善或外部干扰而产生的理解偏差或决策失误。根据皮亚杰的认知发展理论，小学阶段的学生正处于具体运算阶段，其思维依赖于具体事物，尚难进行纯抽象推理。这解释了为何小学生在面对变量、条件判断等抽象概念时容易产生困惑。此外，维果茨基的社会文化理论指出，学习是一个社会化过程，学生通过与他人互动和引导逐步构建知识体系。

3 问题分析

3.1 逻辑思维能力不足导致的编程困难

小学四年级学生在程序设计学习中最常见的问题是逻辑思维能力较弱。由于他们的思维仍处于由具体向抽象过渡阶段，难以清晰地理解程序的执行流程，例如事件触发、条件判断和循环结构。许多学生在完成编程任务时，往往只是机械地模仿示例代码，而缺乏对代码逻辑的理解。此外，在调试错误时，学生常表现出无从下手的状态，无法系统性地分析问题根源。

3.2 缺乏抽象思维影响代码理解

程序设计本质上是一种高度抽象的思维活动，需要学生将现实世界的问题转化为计算机可以理解和执行的指令。然而，小学四年级学生的抽象思维能力尚未完全发展，他们更倾向于依赖具体的形象思维。例如，在学习变量概念时，很多学生无法理解“变量”作为存储数据的容器的本质，而是将其视为固定不变的数值。同样，在使用函数时，学生也难以把握参数传递和功能封装的意义。

3.3 注意力分散影响学习效率

小学阶段学生的注意力持续时间较短，尤其在面对具有一定挑战性的编程任务时，容易受到外界干扰或自身情绪波动的影响。程序设计学习需要较高的专注度，任何中断都可能导致思路中断，进而影响学习效率。调查发现，一些学生在编程过程中频繁切换任务，或在遇到困难时选择放弃，而非尝试解决问题。此外，长时间面对屏幕进行编程练习也可能导致视觉疲劳和注意力下降。

3.4 学习动机不足影响持续投入

学习动机是影响学生学习成效的重要因素之一。在程序设计学习中，部分小学四年级学生表现出较低的学习积极性，主要表现为缺乏兴趣、目标不明确或成就感缺失。一些学生认为编程枯燥无味，仅将其视为一项额外的任务，而非一种创造性表达方式。此外，当学生在编程过程中屡次失败却得不到及时反馈和支持时，容易产生挫败感，进一步削弱学习动力。

4 对策建议

4.1 通过图形化编程工具提升逻辑思维能力

针对小学四年级学生逻辑思维能力较弱的问题，教师可借助图形化编程工具（如Scratch、MakeCode 等）进行教学。这类工具以模块化积木块的形式呈现程序结构，使学生能够在直观操作中理解顺序、分支和循环等基本逻辑。例如，在 Scratch 中，学生可以通过拖拽“如果...那么...”模块来体验条件判断的实际应用。此外，教师应设计循序渐进的任务，从简单的动画制作到复杂的游戏开发，逐步提升学生的逻辑推理能力。

4.2 利用生活实例培养抽象思维能力

为了帮助学生克服抽象思维方面的障碍，教师应善于将现实生活中的情境融入编程教学之中。例如，在讲解“变量”概念时，可以借用超市购物的例子，说明变量相当于一个装有物品的篮子，其内容可以根据需要更换。又如，在介绍“函数”时，可以用“自动售货机”作类比，让学生理解输入参数（选择按钮）和输出结果（饮料掉落）之间的对应关系。

4.3 设计趣味性任务提高注意力集中度

为了提升学生的注意力集中程度，教师应在教学设计中注重任务的趣味性和互动性。例如，可以设置角色扮演任务，让学生为虚拟角色设计动作路径，或创建小游戏并邀请同学试玩。此类任务不仅增强了学习的参与感，还能促使学生专注于问题解决过程。同时，教师应合理安排任务难度，避免过于简单或复杂，以免造成厌倦或挫败。此外，适当引入小组合作模式，让学生在团队中分工协作，也有助于维持学习热情和注意力。最后，建议采用分段式教学法，每节课分为若干小节，中间穿插轻松活动，以缓解视觉疲劳，保持学生的学习状态。

4.4 建立激励机制增强学习主动性

激发学生的学习主动性是提高编程教学质量的重要手段。教师可通过设立阶段性奖励机制，如“编程小达人”称号、积分兑换奖品等方式，肯定学生的努力和成果。同时，定期展示优秀作品，让学生感受到成就感和被认可的价值。此外，鼓励学生参与校内外编程比赛或展示活动，不仅能提升自信心，也能增强学习的内驱力。教师还应关注个体差异，对学习进度较慢的学生给予更多鼓励和指导，避免其因挫折而丧失兴趣。

5 结论

小学四年级学生在程序设计学习过程中面临诸多思维障碍，主要包括逻辑思维能力不足、抽象理解困难、注意力易分散以及学习动机不强等问题。这些问题源于该年龄段学生的认知发展特点，同时也受教学方式和学习环境的影响。针对上述障碍，本文提出了一系列可行的教学对策：通过图形化编程工具强化逻辑训练、借助生活实例提升抽象思维、设计趣味任务增强注意力集中度，以及建立多元激励机制激发学习兴趣，为学生未来的信息素养奠定坚实基础。

参考文献

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