浅谈小学信息学中“计算思维”的培养

发表时间:2021/6/23   来源:《教育学文摘》2021年第6期   作者:周燕
[导读] 计算思维是未来人们解决问题的一个重要途径,信息化社会要求计算思维成为每一个人都拥有的基本能力,成为人类社会活动中的一部分
        周燕
        诸暨市实验小学教育集团城东小学  311800
        【摘要】计算思维是未来人们解决问题的一个重要途径,信息化社会要求计算思维成为每一个人都拥有的基本能力,成为人类社会活动中的一部分。小学信息学作为一门典型的工科学科,比较“难”,但这种难度恰巧可以培养同学自主分析问题、解决问题的能力。本文讲述了本人在小学信息学教学中尝试使用“学习共同体”的模式,促使学生在计算思维上得到锻炼,以更有效地培养学生信息技术核心素养,获得更好的学习效果。
【关键词】计算思维、信息学、学习共同体
    
        在信息学教学中,每年都有很多同学,在刚刚开始学习时激情高涨,跃跃欲试,但没学多久就放弃了。信息学作为一门典型的工科学科,学生(尤其是小学生)在学习过程中会觉得“难”而“枯燥”,涉及的知识点范围较广且相互之间关联较大。很多同学会因为上课走神、前面知识点没掌握等原因,和大部队渐行渐远,有些甚至变得寸步难行。“学习共同体”提倡以学习为中心的教学创造,它更注重学生之间相互交流时学习的发生。本学年,我和同学们一起组建了“学习共同体”,以学习共同体的模式来学习信息学,我看到了同学们崭新的学习状态。一年来,孩子们的计算思维得到了有效地提升,也取得了不错的成绩。
        
        一、活用“预学单”,提升学生计算思维效度
        叶圣陶先生说过:“不教学生预习,他们经历不到在学习上很有价值的几种心理过程。”预学单能有效帮助学生做好课前有针对性的预习,大幅度提升计算思维效度,提高了学生的自学能力、思维能力和实践能力,同时也能帮助教师及时了解学生的问题所在。
        早在信息学奥赛班组建时,本人按照班级相邻的顺序,把同学们分成了一个个由4-5人相互学习小组,规定了小组内的同学上课要“捆绑式”学习。每次上新课之前,本人都会分发预学单,让同学们根据预学内容提出疑惑,组内同学首先要一起讨论预学单上待解决的问题。同学们能在和同伴一起讨论时迅速地分析并且解决问题,这大大提高了课堂效率。
        教学片断:新授课“冒泡排序法”。课前给学生分发了预习单。
        
        一上课,就有一个细心的学生提出,课本上有两处冒泡排序法,并且程序是不一样的。分别在课本的第108页和146页,两处的解析也是有一定的差异,是书上错了吗?(因为前面也遇到过课本上有错误,所以有学生提出了质疑。)同学们展开了七嘴八舌的讨论。
        A:我觉得j的范围从i+1到n 和从n downtown i+1时一样的。
        B:这个我们也知道,但是第一个是a[i]和a[j]在比大小,第二个是a[j]和a[j-1]在作比较啊!
        C:i和j代表的只是位置嘛,好像两个排序不一样啊!
        D:这个循环为啥是i+1开始的啊?
        E:下面是交换,我也没有疑惑。
        ...
        师:我们可以以组内的5个同学比身高为例,按照程序意思来模拟试试。
        (同学们再一次开展了组内讨论,同学们也根据自己对程序的理解,模拟了自己和同伴们的身高排序。)
        师:请小组同学上讲台模拟排序,并说说自己小组对冒泡排序的理解。
        根据实际身高排序的模拟,学生很快就能发现,146页的程序正是书上所描述的“冒泡排序”!为什么第一重循环范围是1 到n-1,为什么第二重循环范围是i+1到n,为什么比大小的是a[j]和a[j-1],这些问题全部迎刃而解。那么108页的到底是不是“冒泡排序法呢”?
        因为选用教材上的“错误”,教师顺势引出“普通选择排序法”,并请同学们回家后仔细研究分析这两种排序法的差异。


        通过预学单的使用,同学们在学习中发现问题,带着疑惑思考问题,在老师的建议下小组合作解决问题,每一个学生都参与到学习过程中来,这大大提升了学生计算思维效度。这样的课堂节奏,既有助于学生对算法的理解,也有助于学生日后对程序算法的仿写和迁移运用,同时又提高了学生的个性化表达,也有效提高了学生的课堂学习效率。
        
        二、启用 “小老师”,调动计算思维积极性
        小学生学习信息学不仅是为了做题解决问题,更重要的是让学生理清算法,培养计算思维。“小老师”的启用,调动了学生的计算思维积极性,增强学生的自信心,激发学生的学习积极性和主动性,也能带动班级学习的积极性。在团队建立之初,本人就鼓励学生要敢于质疑,勤于思考,并和孩子们有了约定:课堂上人人都可以成为“小老师”,你有好的想法和建议,可以在组内普及,也可以在我们课堂上普及。
        “三人行,必有我师”。在信息学课堂上,本人经常能看到学生新颖而又灵动的解题方法!比如说在做信息学初赛试卷时,经常遇到取火柴棒问题。遇到这样的问题求解,老师们往往会按照常规数学逆向思路,引导同学们思考最后一个人来取的时候,原来要有多少根火柴棒才能取完,而后推导出递推式。但是有的时候,题目复杂了,用常规的数学思维,很多同学会想不明白。
        “老师,这题我有更好的办法。”
        “他用递归方法做了,我也觉得更容易理解”!
        “我们组的同学我教他们过了,我的方法很简单的,老师你要我来讲讲看。”
        ...
        此言一出,我立马让他来给大家说说看。原来他是按正向的方法,设好多“未知数”,再通过题目给出的最后一个未知数结果倒推出第一个未知数!
        这样的例子举不胜举。通常具备计算思维的学生在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题,抽象问题特征,建立结构模型,合理组织数据;通过判断、分析,运用算法设计解决问题的方案;总结利用计算机解决问题的过程与方法,并将其迁移到与其相关的其他问题解决之中。在课堂上启用“小老师”,用小老师的视角来为同学们解析算法,有效调动了学生的思维积极性。
        
        三、利用“测评网站”,延续计算思维活跃度
        小学信息学的特殊性,很多时候一节课的时间都不够同学们解决一个问题。课后教师的时间精力有限,无法帮同学们一一纠错、指导、解决问题,因此本人组织学生形成了在线学习团队。运用在线测评网站进行学习,解决了时间上和空间上的限制实现师与学生、学生与学生之间的公开交流和合作探究,延续了学生计算思维的活跃度,营造了学生“乐于做题、勇于创新”的浓浓学习氛围。
        信息学奥赛班的新成员在经过一段时间学习后,本人发现,班级里总有那么一部分同学默默地自发组成里网络学习团队,互帮互助,共同分享各自的经验和技能。本人抓住这个契机,鼓励其他同学效仿。因为能力相差不大,他们学习起来就会一比高下;与此同时,他们遇到的也是相同难度的问题,讨论的热情会更高涨。在互相合作中优化方法,在互相竞争中提高能力。
        这样的课后学习,每天都发生在我的周围。学生自发的组建“学习共同体”,在互相合作中优化方法,在互相竞争中提高能力。通过编程,学生拥有了与读、写、算同等重要的认知能力——计算思维!
        教育是一项常做常新,永无止境的工作。老师要放下身段,敢于和学生一起学习,让学校成为一个不仅仅是同学们合作学习、共同成长的地方,还是老师们作为教学实践专家共同学习和成长的所在。在“学习共同体”模式下学习,同学们的学习兴趣大大提高,解决问题的能力也大大有所提升。从竞赛成绩上看,相比同类同学,我们也获得了不错的成绩。

参考文献
[1]佐藤学.静悄悄的革命——课堂改变,学校就会改变[M].教育科学出版社.2014
[2]佐藤.学学校的挑战——创建学习共同体[M].华东师范大学出版社.2010
[3]宋梅.计算思维在中学信息学竞赛教学中的培养[J].电子技术与软件工程.2018年07期
[4]费海明.中小学生计算思维培育的路径与策略[J].中小学信息技术教育.2017
[5]朱亚宗.论计算思维———计算思维的科学定位、基本原理及创新路径[J].计算机科学,2009,36(4):53-55,93
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