戚峻峰
山东省威海市翠竹小学，山东 威海 264200
人工智能时代的各个行业面临着前所未有的挑战，教育亦如此。有人说“数据、算法、算力”决定了机器智能的未来，那么我们的教学如何为学生的未来赋能？信息技术学科如何突破传统为未来而教？带着这些思考，我校信息技术学科依据区域研训重点和学生实际，确立了以发展学生计算思维为切入点培养高阶思维的研究专题。
一、从目标分类学和课标中寻找可行性依据
高阶思维，是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。布卢姆认知目标分类学中，将分析、评价、创造划为高阶思维。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》确立了信息技术学科四大核心素养：信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。我们解读其中关于“计算思维”这一要素的内涵作为小学信息技术学科高阶思维培养的方向：“计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。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、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。”从该解读中，我们也能清楚地看到“计算思维”实际上与目标分类学中“分析、评价、创造”相关联。因此，我们在信息技术学科教学中将高阶思维培养的目标落地于“发展学生计算思维”是可行的。
二、基于思维本质构建问题解决框架
思维，本质上是一种想法或信念，是不可见的认知或智力活动。以课程为载体引导学生在解决特定问题的过程中发展思维，然后通过观察学生解决具体实际问题的过程表现及结果确定其思维发展水平。关于计算思维的定义很多，但不一定适合我们的教学实际。如何通过学科教学让学生计算思维得以发展从而能够“运用计算机科学领域的思想方法形成解决问题的方案”并“迁移到与之相关的其他问题解决中”呢？我们借鉴计算机领域的软件产品生命周期的概念，即一个软件产品从产生到报废经历这样六个阶段——问题定义与可行性分析、需求分析、软件设计、程序编码、软件测试、运行维护，根据小学阶段信息技术学科培养目标和学生发展需求，尝试构建一个解决一般问题的过程框架。
该框架各个步骤阶段具体解读如下：1.发现问题：当需要解决一个具体问题时会先发现或提出问题，再分析并确定问题的目标和范围，尝试把复杂的问题简单化或具体化，评估下一步确定方案的可行性。2.设计方案：根据实际情况或经验，构建解决方案的整体思路或模型，厘清各个环节之间的联系、逻辑和步骤。3.实施方案：根据设计方案进行实践，从而获得相应的结果。4.分析验证：分析结果并验证方案是否有效解决问题或满足需求，并对可能存在的多种方案进行比较。5.调整优化：对解决方案进行调整或优化，让原有方案更加完善或进一步解决出现的新问题。
这个框架源于软件生命周期，可直接迁移至编程教学中。以第4册第3课《猫捉老鼠》一课为例，学生探究活动流程与问题解决框架对应关系如下表：
学生活动 对应框架 活动结果
提出问题：编写游戏程序和一般程序有什么不同？
分析问题：怎样的背景能增强玩家的代入感？需要哪些角色？玩家控制哪个角色？设计怎样的游戏规则？
可行性：哪些问题可以用已经掌握的知识解决？哪些需要用新知识解决？ 发现问题 能发现游戏需要带给玩家强烈的参与感、良好的交互反馈机制。
背景可以选择“地板”模拟游戏背景；猫和老鼠两个角色；玩家控制老鼠躲避猫的追踪；空格键控制游戏开始，小猫追着老鼠跑，鼠标控制老鼠躲避追踪，当猫捉到老鼠则游戏结束。
背景、角色的添加，起始积木的运用；运动模块中能控制小猫面向老鼠移动、老鼠跟随鼠标移动的积木，判断和侦测积木的运用。
用自然语言描述游戏实现过程，然后将自然语言用流程图呈现出来 设计方案 绘制如下流程图：
添加背景、角色，编写脚本 实施方案 完成整个游戏脚本
运行程序，体验脚本运行结果；同伴间互测，发现是否存在不同的脚本搭建方案 分析验证 根据运行结果判断游戏是否符合需求；如果发现不同的脚本，则相互比较各自的特点，讨论哪个脚本更有效率
根据自测与互测发现的问题进行调整；进一步提出问题：还可以设计什么样的游戏规则更能吸引玩家参与？ 调整优化 修改问题脚本；设计新的规则，并根据该规则改写脚本让游戏更吸引玩家。
课堂上在教师的指导下掌握框架的运用之后，学生将自觉迁移运用到日常学习和生活中。比如在社会实践活动中，学生就某一问题进行问卷调查，在计算思维框架指引下，这一活动将科学有序进行：确定调查的目的、目标和范围——发现问题；确定收集信息的方法、题目的形式、收集信息的数量、信息统计方式等——设计方案；设计有效的问卷——实施方案；小范围测试问卷、对收集的信息进行分析——分析验证；对问卷进行调整优化，发放问卷，对问卷结果进行统计、分析并得出结论——调整优化。
三、在课程实施全过程中发展学生计算思维
计算思维不是单一的思维模式，而是体现了多种能力的综合性思维，并与学生综合素质的提升正相关。我们所构建的计算思维框架是解决问题的一般过程，现行教材中安排的编程、作品创作等项目实践类内容往往是在经历问题解决的迭代过程中完成的，学生在实践中习得技能的同时发展计算思维。而在基础知识与基本技能学习中如何发展计算思维，则容易被一线教师忽略。经过教研组同研，我们总结出信息技术学科基本技能学习中所对应的计算思维相关训练点。
基本知识与技能 思维训练点 生活中迁移应用
Word软件能隔几分钟自动保存文档减少突然断电或重启对文件造成的损失；搜索引擎对输入关键词拼写错误自动纠错；输入法对模糊音、相近声母的自动识别…… 容错、最坏打算 体育比赛允许有限次数的犯规使比赛顺利进行；手机SIM卡的倒角设计；社交软件聊天内容可在一定时间内撤销……
用文件夹整理文件 分类、分组 超市货架摆放让顾客购物更方便；房间整理……
给文件命名 映射 身份证号码（一对一映射）；公交车线路（一对多映射）……
为PPT作品添加目录增强交互体验 索引 书籍目录；家庭地址；医院、商场地图……
…… …… ……
总之，厘清计算思维本质，深度理解教材，我们才能发现基本知识与技能习得过程中蕴含的计算思维发展契机。从学生终身发展的视角出发，将课内计算思维框架迁移到生活实际中，持续提升学生问题解决能力，才能更好地体现人工智能时代信息技术学科的内在价值。
参考文献：
[1][美] 约翰·斯宾塞，A.J.朱利安尼.如何用设计思维创意教学[M]. 北京:中国青年出版社, 2018.
[2]L.W.安德森 .学习教学和评估的分类学 [M]. 上海:华东师范大学出版社, 2008.