基于计算思维培养探讨信息科技实验教学策略

一、计算思维与信息科技实验教学深度认知

（一）计算思维核心要义与素养地位

计算思维是一种利用计算机科学领域的思想方法解决问题的思维方式，强调抽象建模、算法设计与逻辑推理。作为信息科技学科最重要的一个核心素养，它不仅支撑着学习的全过程，更是支撑终身发展必备的一个基本素养。

（二）信息科技实验教学本质特征

信息科技实验教学注重实践操作与探究体验，通过人机互动和项目实践让学生在“做中学”，强化对技术原理、工具应用及问题解决流程的认知，是计算思维发展的重要载体。

（三）实验教学对计算思维培育价值

实验教学为学生提供真实问题场景与可控实践环境，有助于引导其进行问题分解、数据分析与程序设计，进而逐步形成系统化思维能力，提升创新意识与技术表达能力。

二、信息科技实验教学现状

（一）知识讲授偏重，实践探究不足

当前小学信息科技课程在内容设计上已涵盖算法基础、数据处理、智能控制等多个领域，体系逐渐完善，原理性内容成为教学主线。然而在实际教学中，仍存在“重讲授、轻探究”的现象，教师多采用理论讲解与示范操作的方式，学生缺乏深入动手实践与探究原理的机会。课程与数学、科学等学科虽有内在关联，但跨学科的融合应用和情境化实验环节尚不充分，限制了计算思维的深层培养与迁移能力的发展。

（二）实验活动形式单一，缺乏系统性思维引导

实验教学多以任务驱动为主，形式相对固定，偏重结果呈现，忽视对学生分析、拆解、反思等环节的系统引导。同时，缺乏明确的评价标准与反馈机制，导致学生难以在实践中持续优化思维策略。

三、基于计算思维培养的实验教学教学策略

（一）跨学科整合优化教学内容

跨学科整合是提升信息科技课程深度与广度的重要方式，能够让学生在真实问题情境中应用计算思维解决实际问题[2]。将算法等信息知识与数学、科学、艺术等学科融合，有助于学生建立综合性思维模型，提高学习的实用性和趣味性。跨学科整合不仅丰富了教学内容，也为计算思维提供了更广阔的生长空间。

教师可基于“数学生活题 + 程序设计”的跨学科整合方式，设计一个探究性强的实验项目：“最优找零策略实验”。实验起始阶段，教师引导学生提出假设：使用尽可能少的货币张数是否总能找出正确零钱？接着，学生需根据设定的商品价格与支付金额，用数学知识构造不同找零策略模型，并在 Scratch 平台实现多种找零算法的程序。实验过程中，学生需经历问题分析、策略比较、变量设计、条件判断与循环构建等步骤。随后，通过多次输入测试样例，对比不同策略下找零效率与准确性，分析数据并验证初始假设。最终，教师组织学生开展小组展示与评价，引导他们从数学逻辑与程序设计两个维度总结最优找零策略及其适用条件。通过此实验项目，学生既加深了对算法与循环结构的理解，也在实验探究中深化了计算思维能力的形成。

（这个不是实验教学的例子）

（二）创新实验方法强化思维训练

实验方法的多样化是激发学生思维活力的重要手段。在教学中应避免“按部就班”的操作流程，更多通过任务探究、问题导向等方法激发学生的逻辑推理和结构化思维能力 [3]。通过不断变化的实验形式与思维挑战，逐步引导学生掌握算法表达、逻辑判断等关键技能。

以“流程图描述算法”教学为例，教师可以引入多种实验方法对“做一杯柠檬水”任务进行多角度训练。首先设计实物操作实验，让学生亲手模拟制作柠檬水过程，观察每一步骤的先后与条件，强化对流程的感知。其次通过数字化虚拟实验平台（如流程图建模软件）引导学生将步骤图形化表达，在交互中理解标准化符号与逻辑结构。教学中还可设置分组挑战任务，如不同小组根据同一目标设计不同版本流程图，通过对比测试其可行性与效率，引导学生从多方案思维中提炼关键流程。最后，结合编程实验，让学生在可视化编程环境中实现流程图逻辑，运行程序检验其准确性。这种集真实体验、虚拟建模、协作设计与程序验证于一体的多元实验方式，有效强化了学生的计算思维能力。

（三）完善评价体系促进思维发展

科学合理的评价机制是推动计算思维发展的关键保障。信息科技实验教学中，评价不仅要关注学生的操作成果，还应涵盖思维过程的逻辑性、创新性与表达能力。通过多维评价、过程性反馈、同伴互评等方式，让学生在评价中发现不足、调整策略，形成良性思维成长循环。

以“双分支结构”教学为例，教师在布置“天气穿衣建议”任务时，不只关注学生是否成功设置“如果……否则……”的结构，更重点考查他们是否正确理解了条件判断背后的逻辑关系。课后，教师组织“思维日志”分享，鼓励学生反思自己程序中“判断条件是否清晰”“结果是否合理”等问题，并让小组互相给予建议。此外还可设置“模拟问答”环节，由一名学生说出程序条件，另一名判断输出结果，从而实现思维评价的过程化与可视化，帮助学生在评价中不断优化自己的计算逻辑。

（四）反思实验问题深化思维培养

反思是计算思维养成过程中不可或缺的一环。信息科技实验常常出现意料之外的错误或运行结果偏差，这些“问题点”正是引导学生反思和提升的重要契机。教师应引导学生通过“诊断问题—分析原因—优化方案”的方式主动归纳经验，形成迁移类思维能力。

以“用算法解决问题”教学为例，教师可布置一个“分类垃圾自动识别”的任务，学生往往会在编程中出现“判断条件不明确”“循环逻辑错误”等问题。教师引导学生回看流程图、分析变量设定，整理出失败的逻辑路径，并思考替代方案。同时，鼓励学生将错误过程记录下来，并分享在小组中，让每位同学都能从他人问题中获得反思经验。通过持续反思与改进，学生不仅提升了解决问题的能力，也逐渐掌握了计算思维中的核心反思意识与策略优化能力。

结语

综上所述，小学信息科技实验教学在计算思维培养中具有重要作用，通过跨学科整合优化教学内容、创新实验方法强化思维训练、完善评价机制促进思维发展、反思实验问题深化思维能力，能够有效提升学生的逻辑推理与问题解决能力。面对当前教学中存在的实际问题，教师需不断探索与实践，构建适应学生发展规律的教学模式，真正将计算思维融入信息科技课堂，为学生未来的学习与成长打下坚实基础。

参考文献：

[1] 宋瑶 . 小学信息科技教学中”计算思维”的培养策略 [J]. 小学教学研究 ， 2024（3）：63-64.

[2] 陈雁楠 . 基于计算思维培养的小学信息科技教学路径——以”初识图形化编程”一课为例[J]. 中小学信息技术教育， 2024（6）：59-60 .

[3] 陈闻 . 基于核心素养的信息科技学科计算思维培养策略 [J]. 中小学电教：下 ， 2023（3）：1-3.