孫會(huì)

自2006年周以真教授提出計(jì)算思維這一概念后，如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維就成為國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域的熱門(mén)問(wèn)題。隨后，美國(guó)、英國(guó)相繼提出了把計(jì)算思維能力作為重要的培養(yǎng)方向，2017年我國(guó)也將計(jì)算思維的培養(yǎng)納入了普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn)，計(jì)算思維已成為當(dāng)今社會(huì)人才的必備素養(yǎng)之一。在小學(xué)信息技術(shù)scratch軟件的編程實(shí)踐教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略教學(xué)能夠有效地促進(jìn)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

一、計(jì)算思維與任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)策略

1.計(jì)算思維

計(jì)算思維是信息化社會(huì)人才所必備的核心素養(yǎng)之一。從育人的角度來(lái)看，計(jì)算思維是指能夠采用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的學(xué)科方法界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù);通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問(wèn)題的方案;總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題中。計(jì)算思維的五個(gè)要素分別是算法思維、評(píng)估、分解、抽象與概括。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略

任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略是指在問(wèn)題動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，以教師引導(dǎo)為基礎(chǔ)，學(xué)生緊緊圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用，積極主動(dòng)地探索解決問(wèn)題的方法，并在既定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)的一種學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略的教學(xué)過(guò)程包含四個(gè)基本環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境、確定問(wèn)題、自主與協(xié)作學(xué)習(xí)、效果評(píng)價(jià)。

3.任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略有效促進(jìn)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略教學(xué)中，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，任務(wù)是中心點(diǎn)。在以計(jì)算思維能力為培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)過(guò)程中，教師在設(shè)計(jì)問(wèn)題、引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題以及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)中滲透計(jì)算思維的五大要素，在有趣、輕松的情境中，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，提高學(xué)生思維的活躍程度，自主展開(kāi)學(xué)習(xí)活動(dòng);在基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略的學(xué)習(xí)過(guò)程中，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

二、基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)策略來(lái)培養(yǎng)計(jì)算思維的課堂實(shí)踐

采用何種學(xué)習(xí)策略能有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)策略能夠激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)上的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生課堂參與度，從而有效的促進(jìn)計(jì)算思維的培養(yǎng)。下面筆者以《滴落的水滴》的教學(xué)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說(shuō)明。《滴落的水滴》是中小學(xué)STEMAM教育系列教材中的主題活動(dòng)《接水游戲》的第二課時(shí)內(nèi)容，以五年級(jí)三個(gè)班作為研究對(duì)象，通過(guò)四個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)來(lái)完成教學(xué)。

1.創(chuàng)設(shè)情境，分析案例

首先，學(xué)生玩一玩“接水游戲”，通過(guò)游戲創(chuàng)設(shè)愉悅的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;接著，讓學(xué)生帶著問(wèn)題再玩一次游戲，問(wèn)題為：背景、角色（開(kāi)始按鈕、藍(lán)水滴、黑水滴）在游戲過(guò)程中有哪些動(dòng)作？教師引導(dǎo)學(xué)生面向?qū)ο髞?lái)分析問(wèn)題，將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解成一個(gè)一個(gè)簡(jiǎn)單的小問(wèn)題，從而得出任務(wù)圖，如圖1所示。

在任務(wù)圖的形成過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生將具象問(wèn)題進(jìn)行抽象化，讓學(xué)生積極進(jìn)行思維活動(dòng)。通過(guò)任務(wù)圖的展示，讓學(xué)生理清思路，明確問(wèn)題，同時(shí)也有利于學(xué)生將實(shí)際問(wèn)題向程序語(yǔ)言轉(zhuǎn)換。

2.小組討論，確定關(guān)鍵指令

案例分析后，學(xué)生已完成了分解復(fù)雜問(wèn)題的任務(wù)，進(jìn)一步需要讓學(xué)生將問(wèn)題與scratch編程指令之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)從描述語(yǔ)言向程序語(yǔ)言轉(zhuǎn)換。這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過(guò)小組討論，初步探討出與問(wèn)題相關(guān)的程序指令，經(jīng)教師引導(dǎo)，學(xué)生反復(fù)思考，完善關(guān)鍵指令表格，最終得到表1關(guān)鍵指令表。

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過(guò)合作探究完成任務(wù)，巧妙的將學(xué)生的已有知識(shí)與當(dāng)前問(wèn)題建立聯(lián)系;同時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想現(xiàn)有水平解決不了的問(wèn)題可能會(huì)用到哪些指令，提升學(xué)生思維活躍度，進(jìn)行思維發(fā)散。在這個(gè)過(guò)程中，構(gòu)建并完善學(xué)生的知識(shí)體系。

3.難點(diǎn)突破，創(chuàng)作游戲

對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，解決問(wèn)題的難點(diǎn)在于：藍(lán)水滴和黑水滴隨機(jī)從上往下滴落如何實(shí)現(xiàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，教師給與學(xué)生分析表格來(lái)幫助學(xué)生理解（如表2所示）。表2中將水滴的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解為三個(gè)狀態(tài)：出現(xiàn)時(shí)、下落過(guò)程中和落到底部時(shí)，讓學(xué)生思考在這三個(gè)狀態(tài)中，水滴的坐標(biāo)發(fā)生了哪些變化。以此來(lái)幫助學(xué)生理清水滴下落與坐標(biāo)之間的關(guān)系，成功的將水滴運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成了坐標(biāo)變化方式表達(dá)。

分析完解決問(wèn)題的難點(diǎn)后，教師引導(dǎo)學(xué)生將水滴下落的過(guò)程進(jìn)行抽象模型提取，并通過(guò)流程圖的形式呈現(xiàn)出解決問(wèn)題的過(guò)程（如圖2），流程圖的展示讓學(xué)生的思路變得更加清晰，為向程序轉(zhuǎn)換提供了很大的幫助。接下來(lái)，由學(xué)生根據(jù)對(duì)程序的分析，自主完成scratch程序編寫(xiě)。

4.互動(dòng)評(píng)價(jià)，分享作品

完成作品后，首先實(shí)現(xiàn)組內(nèi)互評(píng)，指出同組同學(xué)作品的優(yōu)缺點(diǎn)，并選出最優(yōu)秀的作品，再讓學(xué)生根據(jù)同組同學(xué)作品的優(yōu)點(diǎn)對(duì)自己的作品作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與修改，優(yōu)化程序;接著進(jìn)行優(yōu)秀作品分享交流，請(qǐng)展示的同學(xué)邊展示邊說(shuō)一說(shuō)自己的制作過(guò)程中值得和大家一起分享的經(jīng)驗(yàn);最后，教師與學(xué)生共同總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲。

三、基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教學(xué)反思

本節(jié)課將計(jì)算思維的五大要素有效的融合在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略的各個(gè)環(huán)節(jié)中有效滲透對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)目標(biāo)。下面筆者從計(jì)算思維的五大要素為切入點(diǎn)進(jìn)行本節(jié)課的教學(xué)反思：

1.算法思維的形成

本節(jié)課的算法思維體現(xiàn)在解決“水滴下落程序?qū)崿F(xiàn)”問(wèn)題的方式方法中，從分析水滴下落的狀態(tài)，到形成流程圖，最后實(shí)現(xiàn)程序編寫(xiě)，學(xué)生通過(guò)這個(gè)過(guò)程將解決問(wèn)題的方法提煉成算法程序，以實(shí)現(xiàn)將問(wèn)題交給計(jì)算機(jī)來(lái)解決的目的。

2.分解方法的應(yīng)用

以玩一玩“接水游戲”導(dǎo)入激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有針對(duì)性的對(duì)本節(jié)課涉及到的角色進(jìn)行分析，將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解成一個(gè)一個(gè)小問(wèn)題，從而讓學(xué)生明白，當(dāng)遇到復(fù)雜任務(wù)時(shí)，同樣可以利用分解方法將任務(wù)分解成一個(gè)個(gè)小任務(wù)，最后逐個(gè)突破，以此來(lái)解決問(wèn)題。

3.抽象與概括能力的培養(yǎng)

在解決“實(shí)現(xiàn)水滴下落的程序”這個(gè)問(wèn)題中，學(xué)生從水滴下落這個(gè)運(yùn)動(dòng)，抽象出動(dòng)作與坐標(biāo)軸之間的關(guān)系;并讓學(xué)生以流程圖的形式對(duì)水滴下落程序進(jìn)行梳理，提高學(xué)生處理抽象模型的概括能力。

4.評(píng)估能力的培養(yǎng)

以學(xué)生互評(píng)、分享作品為例說(shuō)明，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過(guò)與他人作品的對(duì)比、評(píng)價(jià)，借鑒他人作品中的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)自己程序進(jìn)行完善與優(yōu)化。

四、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略建議

通過(guò)課堂觀察和課后反思，筆者認(rèn)為在小學(xué)信息技術(shù)scratch編程教學(xué)中，通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略能夠有效提高學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，基于計(jì)算思維培養(yǎng)有效利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略給出以下建議：

1.依據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)有效的問(wèn)題情境

一個(gè)有效的問(wèn)題情境，能夠打開(kāi)學(xué)生的思維窗口。小學(xué)高年級(jí)學(xué)生的思維特點(diǎn)是經(jīng)驗(yàn)型抽象邏輯思維開(kāi)始占優(yōu)勢(shì)，在選擇合適的問(wèn)題情境時(shí)，不僅要考慮學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)，使新知與舊知產(chǎn)生聯(lián)系，還要特別關(guān)注選擇的情境是否符合學(xué)生的思維特點(diǎn)。

2.以任務(wù)為主線，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體

任務(wù)驅(qū)動(dòng)策略的關(guān)鍵是任務(wù)的設(shè)計(jì)，好的任務(wù)設(shè)計(jì)能夠調(diào)動(dòng)整個(gè)課堂的氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主能動(dòng)性。從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，選擇與生活緊密聯(lián)系的任務(wù)，這樣的任務(wù)更加能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在感興趣的基礎(chǔ)上，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)去探究，自主去思考完成任務(wù)的方式方法，使思維處于活躍狀態(tài)，在不斷思考與實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

3.放慢腳步，在潛移默化中改變學(xué)生

計(jì)算思維能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，教師可以針對(duì)計(jì)算思維的五大要素，設(shè)計(jì)針對(duì)某一要素的具體任務(wù)，逐步來(lái)提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。在不斷地思維訓(xùn)練中，日積月累，讓學(xué)生的思維達(dá)到從量變到質(zhì)變的飛躍，最終學(xué)將養(yǎng)成用計(jì)算思維方式來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。

（本文為江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究2017年度十二期立項(xiàng)課題《基于計(jì)算思維培養(yǎng)的信息技術(shù)小初銜接微課程的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用》（2017JK12-081）的階段研究成果。）

（常州市荊川小學(xué)（市教科院附?。?/p>