小學階段對學生計算思維培養的設想與實踐

何 翔

（上海市徐匯區高安路第一小學，上海 200030）

1 信息科技的核心素養

高中信息課程標準（2017）進一步明確了信息素養的界定，包含信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任。其中：

1）信息意識是指對信息的敏感度和對信息價值的判斷力，能敏銳感覺信息的變化，剖析出其所承載的信息。

2）計算思維是指個體運用信息科學科學領域的思維方式，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。

3）數字化學習與創新是指個體通過評估并選用常見的數字化資源與工具，有效地管理學習過程與學習資源，創造性地解決問題。

4）信息社會責任是指信息社會中的個體在文化修養，道德規范和行為自律等方面應盡的責任。

2 小學階段的基礎素養

對于剛開始學習的小學三年級學生而言，最關鍵的是要把基礎打好。那么在4點核心素養中信息社會責任這個層面是建立在前面3個的基礎上，而無論是數字化的運用、創新，信息意識甚至計算思維本身其根源還是建立在計算思維之上，只有擁有計算思維才只更好的去運用、創新數字化環境。同樣信息意識也是與計算思維緊密貼合，擁有計算思維的人能好的去感知高價值的信息，對于信息的把控度也更高，所以計算思是關鍵要素。計算思維是一種思維過程，是解決問題的思考方式，這種個人的無形的思維過程我們無法精確的測量與判斷，所以我們希望在教學的過程中，能在點點滴滴中多多少少給學生滲透解決問題的一個思維過程，這種過程像一種基本的數學公式一樣，如果要去做一件事情就可以在大腦內套用這個公式去思考如何解決問題，這個公式一共4步：分解、模式、抽象以及算法。

分解：將復雜的問題或者系統分解成更小，更易于管理或者解決的部分（遞歸思維、分層思維）

模式：尋找問題之間和內部的相似之處。（模式識別）根據過去的經驗及解決問題的方法來高效解決細分的問題。

抽象：僅聚焦重要關鍵的信息，忽略不相關的細節（抽象化）識別模式形成背后的一般規律和原理。

算法：在編寫程序時，是用某些算法去完成程序的編寫。對于其他的問題，就是找到具體的方法，一步一步地去處理事物，解決 問題。

但計算思維就是編程思維或者算法思維嗎？說到信息學科的計算思維的，認為其直觀的反映無非就是在算法或是編程上，也導致了很多家長認為學習少兒編程等課程可以培養學生的編程思維，能讓孩子在有更好的邏輯性、數學能力。然而編程思維只是一種以編程為工具的思維訓練，要說掌握編程能力都還差之千里。我們要明確信息素養能夠讓學生在未來的崗位上擁有科學面對現實問題、綜合利用多學科方法解決真實問題的能力，在數字化工作環境中游刃有余地獲得效率和成就感。信息素養是未來各種職業從業人員的必備素養。所以我們要去培養學生的計算思維，不僅僅用于編程、也不局限于信息科技，而是面對生活中任何事物都擁有的一種去解決問題的思維方式：分解——模式——抽象——算法。

3 課堂學習的點滴融入

思維方式不像基礎的知識或技能可以直接口口相傳；勤加練習讓學生學會，而是要在點點滴滴中慢慢培養這種思維的習慣，解決問題的意識。傳統的教學方式顯然滿足不了這個過程，近年來我們的教育發生著巨大的改變，項目化、素養、小組學習等等教育形式融入課堂。培養學生的計算思維不是通過一個內容、一個單元能完成的，老師在備課和設計項目活動時會更多的去關注每一節課的內容是否能培養學生的計算思維，讓學生在大大小小的活動或者項目中都能親身的去經歷分解——模式——抽象——算法這個過程。就像我們常用的教學工具——任務單就是幫助學生把他們頭腦中思考的內容可視化出來，讓學生可以清晰的體會到這種分解的過程；在教學生認識新軟件時，讓學生對比之前學過的軟件或者操作，進行能力的遷移就是模式的過程；每節課細分任務就是引導學生抽象問題的過程；而具體的操作過程，知識技能就是具體去解決問題的算法過程了。

在演示文稿這個單元中，我們也進行兩輪以小組為單位的項目化嘗試。第一輪制作小組介紹的PPT。老師在說明的作品呈現形態及要求后只給予了學生時間線，讓學生自己去規劃、制作、展示。在任務單的幫助下，學生在小組討論后自助分解出了具體的內容：內容的設計、資料的搜集、制作、展示交流。層層分解出了每個人需要做的內容，完成一份自我介紹，部分小組能力強的同學還額外負責了小組的整體介紹。模式的體現在于學生初次接觸演示文稿，在老師沒有任何的講解軟件技巧的情況下，學生會結合以往所有上課看過的PPT，以及制作過小報的經驗去設計內容。此時的學生由于沒有具體的演示文稿的編輯基礎，準備的資料其實就是一個抽象的過程，無論何種軟件、何種形式一份自我介紹要的基本內容個人的信息、相關的圖片，各個角度介紹自己……最后的算法也就是編輯數字作品的能力，在老師的授課后學生結合以往的能力加以運用一步一步的完成了數字作品。展示交流是學生互相學習啟發的過程，還培養學生的語言表達能力，要求每位成員都必須發言，給予每個學生發言的機會。在準備展示的過程中又是一次解決問過程，分解展示的內容，根據以往經驗尋找類似的模式，抽象出自己小組的亮度，結合語言表達、肢體表達等方式方法完成展示。

第二輪要求學生小組完成一個數字故事，雖然內容復雜了，但此時的學生已經在老師的引導下經歷過一次完成的項目，并且也學會了一定的技能與方法。便是教師放手讓他們真實地去面對問題，解決問題。也許是模仿、也許是真的擁有了這種遇到問題，解決問題的思維過程，三年級的學生完全可以在6課時內以小組為單位獨立完成一個關于垃圾分類的數字故事的制作。最后希望能把這樣的計算思維提煉給學生，也讓學生知道這種解決方法的思維過程，所以在展示交流的環節后，通過任務單的形式，讓學生寫出自己個人或者小組在制作過程中遇到了什么問題？如何解決的？解決步驟1→2→3→4→X在分享了經驗后，把 “分解、模式、抽象、算法”四個過程展現出來，教師總結學生分享的經驗，把提煉好的模型也分享給學生，這樣可以讓學生更好的理解、記住計算思維，也能更好的在生活中運用。

在這樣的兩輪真實背景的項目后，學生學會的不僅是知識與技能，同時培養了學生的信息素養，感悟到計算思維，把解決問題的思維方式從抽象的感覺變成簡單的公式，也許這個公式不能直接套用在他們以后的學習生活中，但是有了這個公式加以變形應該能更好的去解決他們在之后的人生道路上遇到的問題，寫到這里感覺“分解——模式——抽象——算法”這個過程與其叫做公式不如叫做定律，在目前的研究、專家的文章甚至高中信息課程標準都有寫到，真正使用的具體的用法、公式是基于它的延伸或變形，而定律實在有窮情況下對事物的歸納假設，希望這個定律能早日成為一種公理，即便不能，也希望我們的學生能在掌握解決問題的方法之前能擁有解決問題的思維過程，擁有算法思維的人一定能在將來的學習，生活中獲取更高的效率；在以后的工作，處事中獲取更多的機會。