小学信息科技教学中计算思维的启蒙培养

2022 年版的《义务教育信息科技课程标准》指出学生需要具备计算思维在内的核心素养。计算思维具体是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。在小学阶段，学生计算思维的培养具有启蒙性、基础性和实践性特征。特别是要通过兴趣激发、概念初步认知、基本方法体验和简单应用的启蒙培养，帮助学生奠定学科计算思维基础。因此，在课标关于计算思维的学段目标指导下探索有效的启蒙策略，具有理论和现实意义。

一、教材分析：计算思维要素的梯度渗透

（一）四年级教材：聚焦数据抽象与问题分解

教材是落实计算思维启蒙要求的重要载体。以义务教育版（2024）小学信息科技教材为例，其教学内容主要围绕数据抽象与问题解决进行编排。比如第一单元“奇妙的数据世界”从生活场景切入，引导学生对身高、天气等数据属性进行分解，区分数字、文字、图像的类型，目的是培养学生将复杂信息拆解成可处理单元的能力。而第五单元“数据表达我做主”通过构建《西游记》角色图谱，引导学生运用节点与周边抽象实体间的关系，学习提炼事物本质特征、忽略无关细节的方法。总体上来看，该版四年级教材中的计算思维要素是沿着数据收集→分类整理→可视化表达（分解+抽象）呈现的，可以促进学生逐步掌握将现实问题转变为计算机可处理形式的基础方法[1]。

（二）五年级教材：强化算法设计与效率优化

义务教育版（2024）五年级教材在四年级基础上强化了算法设计与效率优化。比如第四单元第 14课编辑了对比不同排序算法耗时的内容，第 15 课介绍了利用枚举法计算破解次数的知识，学生通过以上学习可以直观理解算法规模和效率间的关系，认识到选择合适算法对问题解决的重要性。而第五单元侧重渗透“分治”思想，引导学生将大规模数据处理任务分解为多个子任务，进而解决问题。总体上来看，该年级教材中的计算思维要素是以流程描述→结构实现→效率分析（算法+优化）为主线呈现出来的。目的是使学生的计算思维能够从基础的数据处理，向更复杂的问题解决层面进阶。

二、核心策略：计算思维启蒙的有效实施

（一）情境化问题驱动，激发思维动机

综合教材特点和学生该阶段的认知思维发展规律，小学信息科技教师要启蒙学生的计算思维，首先就应当设计情境化问题，激发学生的思维动机。具体方法是基于教材案例，开发贴近学生生活、学习的实际问题，引导学生将大问题转化为可计算、可操作的小问题，体验分解等数据计算方法的重要性。以《数据宝藏在身边》为例，教师可以创设“家庭记账表”这一真实情境：首先展示购物小票照片、电子支付账单截图等记录家庭收支情况的原始素材，唤起学生的生活记忆。再提出问题，让学生观察数据的多样性。接着教师可以延伸情境问题，要求学生运用属性分解三步法，即先圈出金额数字，再标注收支类别文字，进而识别消费凭证图像。目的是让学生在分析水电费、餐饮费等具体项目过程中，理解数值型数据的计量功能和文本型数据的分类价值。同时，通过识别消费凭证图像，体会图像型数据的凭证意义。这样，学生在情境中可以直观感受数据分类与分解对财务分析的重要性，进而初步掌握结构化处理数据的计算思维和方法[2]。

（二）可视化工具辅助，具象抽象概念

对小学生而言，启蒙计算思维的重要途径就是用可视化工具将抽象的计算思维概念转化为直观易懂的形式。因此，教师在教学中可以使用流程图、思维导图等思维可视化工具，卡片模拟排序过程等实物操作方式，或 Scratch、Mind+等图形化编程工具。以思维可视化工具为例，其是小学生在日常学习中接触最多的、使用较为熟练的一类可视化工具。教师可以引导学生自行使用这些工具将碎片化知识串联成完整的知识网络。比如学习四年级的《知识图谱来帮忙》一课，教师可以以中国古代诗歌发展史为导入情境，引导学生整理李白、杜甫、王维等诗人间错综复杂的关系。学生可以在 XMind 等思维导图工具主界面创建不同的主题节点，录入诗人的姓名、所处时代、诗歌流派等信息。随后，绘制带有箭头的连线标注同时代诗人或师徒关系等标签，清晰呈现诗人的社交脉络、文学影响等关系。从而做到用可视化方式呈现数据间的关系，支撑个人形成的观点，并体验有规则表达与交流在信息存储与传输过程中的重要性。

（三）跨学科教学融合，拓展思维应用

跨学科的教学融合是新课改倡导的一种教学改革方式，能够打破学科壁垒，提升学生运用综合知识解决实际问题的能力。对计算思维启蒙而言，跨学科教学可以拓展学生的计算思维应用场景，锻炼其数据抽象与分析能力。实践中，教师一方面可以从学科属性的关联度角度出发，设计信息技术+数学/科学的教学活动。借助数列图形规律等知识，逻辑推理、数据表示与分析等方法，强化学生的计算思维。以模式识别为例，教师可以设计数字密码破解游戏，让学生先观察 1、4、9、16 的平方数数列，再建立数学模型，归纳数列规律，以培养抽象概括能力。另一方面，教师可以从教学内容特色出发，将信息科技与语文、艺术等学科融合在一起，引导学生关注信息结构化表达和数字作品创作中的逻辑组织。比如教学《闰年平年我知道》一课，教师可先让学生梳理古文关于年份的记载，再将文本中的年份信息提取为编程变量，进而设计分支结构程序，使用“if-else”语句判断年份是否为闰年。既帮助学生掌握编程中的条件判断逻辑，又促使学生将语文文本理解转化为可执行的计算步骤，实现跨学科知识迁移[3]。

（四）评价体系构建，关注思维过程

科学合理的评价体系是计算思维启蒙的重要保障。而小学信息科技教师在构建评价体系时要坚持过程性评价为主、多元化评价的基本原则，聚焦学生的思维过程，鼓励学生不断进步。具体而言，评价的维度要包含分解能力、模式识别、抽象能力、算法思维、问题解决、合作与表达几个方面。在不同年级，这些维度的评价标准应有所差异。例如，对于分解能力的评价，四年级侧重数据字段拆解的完整性，而五年级则侧重任务步骤拆解的合理性。在评价方法上，建议教师灵活应用观察记录、作品分析、表现性任务、访谈、自评、互评多种方式。比如教师评价时可以使用观察记录法，对学生的课堂参与情况、合作表现和思维过程进行评价；学生自评时可以使用简易量规，对应核心素养维度和清晰的评价等级，对个人计算思维成长情况进行客观反思。

结束语

在小学信息科技教学中，教师应当以课标为指引，依托新教材，通过情境创设、工具辅助、跨学科融合等策略，系统性地进行计算思维启蒙。通过持续、浸润的教学过程，为学生未来学习、生活和应对智能化社会奠定坚实的思维基础。

参考文献

[1] 王宇浩. 例谈促进小学生计算思维的图形化编程教学策略[J]. 中国信息技术教育,2023(21):34-36.

[2] 邹卫华. 新课标理念下如何培养中小学生计算思维[J]. 中国信息技术教育,2022(14):60-62.

[3] 邢睿. 中小学信息科技课程中计算思维的培养目标与方法[C]//教育理论与管理论坛论文集.2024:1-6.