新课标下小学信息科技编程教学中学生计算思维能力培养
摘要
关键词
信息科技;计算思维;小学生
正文
引言
新课改提出小学需要培养学生的计算思维作为全面提升学生核心素养的关键点。在信息化高度发展的时代,无论是学习、生活等都离不开计算机技术。计算思维要求学生能运用计算机科学领域的思想方法解决问题,这不仅有助于学生对信息科技的探索,还对其参与社会生活的方法和态度有一定的积极影响。小学生正值思维发展的关键期,在信息科技教学中培养其计算思维的重要性不言而喻。教师应采取有效手段,促进学生计算思维在各项信息科技学习活动中生成。
一、相关概述
(一)计算思维概述
“计算思维”(Computational Thinking)这一概念最早由美国计算机科学家周以真教授提出。2022年版新课标在先前理论研究基础上,对“计算思维”这一概念进行了拓展丰富。新课标强调,“计算思维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”。在课程教学过程之中,教师要带动学生基于前期对问题的抽象、分解和建模,促进学生凭借思考和知识应用来设计出算法、形成完善解决方案;促进学生通过模拟等方法解决问题,并在实践之中优化算法和方案,实现计算思维的巩固与提升,带动学生实现思维的迁移运用。
(二)编程教学与计算思维培育的“融合跨点”
编程教学纳入信息科技课后,教师依托可视化编程软件,结合教材内容以及自身配套教学方案开展智能编程教学,实际上为新课标中提出的培育学生认识问题、设计方案、优化方法、迁移运用等计算思维预留出了充足的空间。在智能化的编程课程之中,学生需要首先对学习任务进行解构并以逻辑思考来明确程序算法,对脚本进行搭建,在实践过程之中发现问题并调试优化模型,最终在教师的引导和指示之下进行互动交流与回顾。这凸显出了计算思维下“依托计算机科学领域相关知识和方法,发现问题、解决问题并拓展应用”的主要培育路径,能够有效促进学生计算思维发展[1]。
一、促进学生计算思维生成的小学信息科技教学策略
(一)整合教学资源,在优学中生成计算思维
教师在解读教材的基础上整合教学资源,对在信息科技教学中培养学生的计算思维有着重要的意义。一方面,通过深度解读教材,教师可以对教学内容形成一个清晰的认知,明确各知识点在培养学生计算思维方面的具体作用,从而加强对知识点的应用,充分挖掘教材的思维培养价值。另一方面,教师可以借助一些课外优质教学资源丰富教学内容,以多样化的学习资源优化学习体系,促进学生对信息科技的多维探索和思考。学生一边在深入学习教材中发展思维,一边在思维活动中得到成长,这两个环节共同作用于学生计算思维的生成。因此,在小学信息科技教学中培养学生的计算思维,要以解读教材、整合资源为先。
例如,在“制作运动的小车”一课中,教材重点强调了“利用奇奕画王软件制作小车运动的动画”这一内容,旨在通过制作有逻辑、有创意的动画作品,提高学生的想象力和计算思维能力。但教材内容趣味性不足,学生虽对“制作运动的小车”有一定的兴趣,却未能保持实践热情。对此,教师可将歌曲《小司机》、视频《百变的房车》以及网络中其他学生上传的“运动的小车”制作成果与教材内容相整合,共同应用在课堂教学活动中,让学生先在歌曲和视频的吸引下产生解决问题的热情,再通过观察他人成果获得解决问题的灵感,最后在探究多元的问题解决方法中生成计算思维。
(二)凸显学生主体地位,在体验中生成计算思维
计算思维的生成要求学生在信息科技学习中发挥主动性,主动思考并解决问题,而课堂学习体验,是影响学生学习主动性的关键因素。教师应让学生在学习过程中获得愉悦体验,以此不断激发学生对信息科技的学习热情,促使他们主动对信息科技进行探索,进而实现生成计算思维的目标。那么,怎样在教学中为学生带来愉悦的体验感?教师应以学生为中心,打造凸显学生主体地位的课堂[2]。例如,在“便捷访问网站”新授课中,教师可以通过“打开网站比一比”小游戏引入教学。教师先在计算机教学控制端将网站添加在收藏夹、历史记录和网址列表中,再通过板书、课件出示学生需要打开的网站,让学生在浏览器中打开网站,比一比谁最先完成,使其体验手动输入网址和通过收藏夹、历史记录、网站列表等便捷方式打开网站的区别,体会应用信息科技的不同思维,初步形成计算思维。
(三)引导学生解决问题,在探究中生成计算思维
以问题驱动教学的教学方法,是在小学信息科技教学中有效培养学生计算思维的一种教学方法。帮助学生生成计算思维的根本目的,是使其能够灵活地应用信息科技知识解决实际问题。所以在教学中,引导学生解决问题是十分重要的。教师应找准问题教学的时机,丰富问题教学形式,确保学生对问题进行多样化探究和解决,以促进其计算思维在问题探究中生成。
1. 构建问题情境
要想在问题驱动下使学生生成计算思维,构建问题情境是最关键的一环。教师应根据教学内容以及学生计算思维培养目标,将教学内容转化为问题,形成问题情境,营造积极的解决问题的氛围,引导学生围绕问题主动展开探究。例如,在教学“插入超链接”一课时,教师基于学生之前对于“编辑幻灯片”这一内容的学习经验,以及新课知识与技能、过程与方法等教学目标,将教学内容转化为问题:什么是超级链接?怎样制作文本类型的超级链接?如何设置动作按钮?怎样制作图片类型的超级链接?问题由易到难,以链条形式呈现,形成情境,有效激发学生结合已有知识和经验解决问题的兴趣,循序渐进地促使学生对“怎样在幻灯片中插入超链接”进行抽象思考,为其生成计算思维创造优良条件。
2. 重视学生提问
真正的生本课堂包括学生自主提出和说明问题。学生是信息科技学习的主人,培养他们的计算思维,必须重视他们的问题。同时,学生总结学习感悟、在观察中发现和提出问题,有助于生成计算思维的抽象、分解思维活动。例如,在教学“修饰表格”一课时,教师教学的第一步是通过PPT出示“修饰前”“修饰后”的两个课程表,引导学生进行观察,使其发现“修饰后”课程表的美观性和清晰性。第二步,借助对话“对于这两个课程表,你们有什么问题吗?”引导学生提问,学生对此提出“怎么调整表格的样式?”“单元格的对齐方式怎样修改?”“怎样在单元格上添加底纹?”“行高和列宽是怎么调整的?”等问题。第三步,教师根据学生的问题,以“修饰前”的课程表为工具,演示修饰表格的过程,让学生观察教师操作,在教师的演示中找到问题的答案。学生的思维活动在“观察—提问—观察”中展开,自觉将“修饰表格”问题分解为多个可解决的小问题,计算思维也在“观察—提问—观察”中生成[3]。
3.协同分析问题
当学生发现或提出的问题较为复杂,无法通过观察教师演示来解决时,又或者当教师提问较难,学生难以在独立的思维活动中找到答案时,学生应该如何解决?对此,教师可以引导学生协同分析问题,还可以加入学生,为其提供分析问题的线索,提示其分解问题,点拨其抽象思考。例如,“穿越迷宫”一课的教学内容包括使用“绘制编辑器”绘制舞台,在合作探究中掌握循环控制命令、计时器、如果控制命令的使用方法。对Scratch学习经验并不丰富的小学生而言,这些内容都有较大难度。教师可以引导学生分解问题,通过讨论各个小问题,帮助学生在实现整体问题解决的前提下,经历更深刻的思维活动,生成更高水平的计算思维。比如,教师在提出或引导学生提出“怎样用Scratch制作一个迷宫小游戏?”这一问题后,与学生一起讨论解决办法。教师可询问学生:“Scratch程序中的哪些工具可以用来绘制最简单的迷宫?”学生回答:“用线条工具和椭圆工具绘制。”而后,教师以“你对穿越迷宫的角色有什么想法?”激活学生的思维,使其创建自己喜欢的角色,并调整角色的大小,使其适合迷宫道路的宽度。最后以“角色怎样才能跟随鼠标移动?”“怎样编辑合适的脚本?”等问题,点拨学生运用“动作”模块中的“X、Y”坐标值控件设置角色初始位置,运用“如果那么”条件判断控件、“侦测角色”控件、“移动”控件和“鼠标指针”控件控制角色在迷宫中的行进动作。
(四)连接现实生活,在应用中生成计算思维
现如今,社会是信息化的社会,生活是智能化的生活,信息科技在现实生活中无处不在,学生也经常在生活中应用信息科技成果解决问题。在此背景下,将小学信息科技教学与现实生活连接起来,激活学生在生活中应用信息科技成果的经验,使其主动强化信息科技在现实生活中的应用,推动学生计算思维生成的效果立竿见影[4]。以“扫地机器人”的教学为例。六年级的学生已经形成了较好的计算思维,也具备在生活中使用扫地机器人的一些经验,对扫地机器人的工作程序有基本的了解。教师可以将扫地机器人带到课堂上,先让学生集体观察并讨论其工作特点,猜想其智能运行程序,确定设计扫地机器人应解决的问题,再让学生编写扫地机器人脚本。学生通过观察和猜想感受信息科技在现实生活中的可实践性,在贴近生活的信息科技学习与应用中生成计算思维。
(五)作品展示,进行总结性评价
教师的终结性评价能够帮助学生总结与反思,解决编程学习中的各种难题,使学生的计算机思维能够更好地发展。在编程教学中,学生对编程的学习情况与学习成果都是学生思考与实践操作的结果,教师可以选取一些具有代表性的作品,让学生对自己的作品进行分享与解说,讲解自己在编程的过程中的思路与方法,帮助学生打开思维。同时,教师还要引导学生对作品进行反思,如通过师生互评、学生互评的方式,促使学生之间交流学习,在评价作品的过程中,让每个学生都能够发表自己的看法,还能够在欣赏作品的过程中对所学的知识进行回顾。最后,教师要开展总结性评价,对学生的成果进行肯定,对学生在编程中遇到的问题进行归纳与整理,在下堂课的时候,集中解决这些问题。
(六)搭建程序脚本,推动改进交流
编程教学中最主要与核心的环节就是搭建程序脚本。教师在这个过程之中要突出与情境、问题需求分析之间的结合与承接,同时在前期基础知识教学的情况下不断引导学生进行自主操作,带动学生自主思考、分析探究、寻找解决方法,并逐渐提高学生独立分析、问题解构、策略制定以及动态优化的编程学习能力,最终有效促进学生形成计算思维这一素养。
学生在搭建程序或脚本的过程之中,难免会出现偏离学习任务的各种方面的问题,在这个情况之下,教师要通过适当引导和帮助,带动学生在现有程序的基础之上不断对问题加以查找和反思、对路径进行优化和改进。教师要重点突出引导学生从现象背后的本质去分析问题,做到宏观抽象与细节具象问题之间的联系和转换,并且能够通过多种思路和方式来解决问题。基于此,教师要推动学生之间根据自己完成的作品来进行分享和交流,带动学生互相参考借鉴,在创新学习氛围之中不断开阔视野、巩固知识、提升能力,最终有效夯实学生的计算思维。
结语
在信息化与数字化的社会,信息科技的应用越来越广泛,信息科技的学习也越来越重要。学生是国家的未来,教师要从小学开始,做好信息科技教学工作,培养学生的计算思维,使其能够科学应用信息科技,向综合型、技术型人才方向发展。在此期间,教师应充分挖掘小学信息科技教学内涵,在教学方法与结构上做出有效调整,并且切实地突出学生在应用信息科技解决问题时的主体作用,丰富其思维活动。
参考文献
[1]史丰华.小学信息科技编程教学中计算思维培养“五部曲”[J].新课程导学,2021(Z1):130-131.
[2]李亮.基于信息素养的小学信息科技学科教学途径[J].学苑教育,2021(28):69-70.
[3]沈潇.小学信息科技课堂计算思维培养策略[J].华人时刊(校长),2021(2):76-77.
[4]易姗娜.基于计算思维下的小学信息科技教学策略探讨[J].学周刊,2020(36):23-24
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