前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的培養中小學生計算思維能力的課程設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

【摘要】隨著數字化進程的不斷推進，計算思維也悄然風靡全球，計算思維能力是分析問題，研究方法，提出解決方案的一種能力，從蘋果之父倡導大家通過學習編程來學會思考，到奧巴馬號召全體美國人學習編程，并將編程納入了小學課程中，都是通過編程來學習計算思維。目前我國在計算機基礎教育方面更側重于應用，只有極少數的信息學奧賽選手才會深入的接受計算思維的學習，而計算思維應該像閱讀、寫作、算術一樣普及，所以我們致力于開發一套面向中小學生適用于普通課程使用的計算思維入門課。

【關鍵詞】計算思維；計算思維能力；課程設計

計算思維(ComputationalThinking)概念的風靡，肇始于2006年卡內基•梅隆大學計算機科學系主任周以真（JeannetteM.Wing）的界定：“計算思維是一種運用計算機科學基本概念求解問題，設計系統和理解人類行為的方式，涵蓋了計算機科學領域廣度的一系列思維工具”。她指出，計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬于計算機科學家。我們應當使每個孩子在培養解析能力時不僅掌握閱讀、寫作和算術，還要學會計算思維，猶如印刷出版促進3R的普及，計算和計算機也以類似的正反饋促進了計算思維的傳播。她認為，這種思維在不久的將來，會成為每一個人的技能組合，而不僅僅限于科學家，普適計算之于今天就如計算思維之于明天，而普適計算是已成為之日現實的昨日之夢，而計算思維就是明日之現實。作為一種解決問題的方法，計算思維可以提供一種能夠廣泛應用于工作、學習和生活中的組織和分析問題的新視角；同時，它可以連結計算機科學與其他學科知識領域，提高人們對計算能力和局限性的理解。21世紀是知識經濟與信息技術高速發展的時代，計算機早已走出計算學科，甚至與其他學科形成新的學科。例如，社會計算、計算物理、計算化學、計算生物學等等。計算思維也隨之走出計算學科。所以，廣義的計算思維是指“走出計算學科之計算思維”。適應更大范圍的廣大人群的研究、生產、生活活動，甚至追求在人腦和電腦的有效結合中取長補短，以獲得更強大的問題求解能力。隨著數字化進程的不斷推進，社會信息化程度進一步提高，計算思維的應用越來越廣泛，必須像“閱讀，寫作，算術”一樣普及，成為人類學習知識和應用知識的基本組成和基本技能。

一、計算思維能力培養現狀

信息技術環境的變遷與學生素質的提高，對中小學信息技術教育提出了挑戰，各國政府紛紛推出基礎教育改革政策，以適應信息時代社會與人類自身發展的需要。從各個國家的教育改革中發現英國、美國等國家均已認識到技術應用取向信息技術課程的落后性，開始積極推動項目計劃，將“計算科學”納入中小學學科體系。數字素養與計算思維能力培養成為中小學信息技術教育的新趨勢。2000年以來，我國已經初步形成了以信息技術課程為主干的中小學信息技術教育體系。信息技術教育硬件條件逐步改善，教研隊伍整體素質與能力持續增強，學生信息技術基礎不斷提升，為計算思維教育在中小學信息技術課程的開展奠定了基礎。因此我們致力于探討出一套適用于中小學生計算思維培養的課程方案，采用邊設計邊教學的模式，隨時根據學生反饋的學習效果調整課程進度和內容。

二、計算思維能力的校本課程開發

目前我國的中小學計算機教育主要偏向于應用，較少涉及計算思維的培養，涉及計算思維的培養僅僅面向極少數的信息學奧賽選手，計算思維是計算機科學的本質核心，更是一種解決問題的能力，它應該像語文、數學一樣向中小學生普及，而不應僅僅是局限于信息學奧賽課程中。編程是培養計算思維能力的有效途徑之一，喬布斯曾說過：“人人都應該學習編程，因為它教會你如何思考”。前美國總統奧巴馬在任期間也號召所有美國人都應該學習編程，并發起“編程一小時”的運動，旨在讓全美小學生開始學習編程。因此本研究致力于開發一套可以讓大多數學生接受的計算思維入門課程，若采用信息學奧賽課程內容，直接采取編程教學，效果肯定差強人意，于是我們設計了一套課程方案，面向小學高年級對計算機有興趣的學生開設校本課程，在我們的課程設計內容中沒有枯燥的信息學奧賽的編程語言的教學，讓學生從生活中的問題出發，思考問題，觀察問題，探討方法，最終解決問題。在不知不覺中，理解并踐行著計算思維過程。下面是我們課程設計的框架與結構、內容的編排依據及選取問題時的考量。

1.框架與結構

我們的校本課程的內容以10個專題展開教學：計數與進制、進制的應用、找數值規律、找圖形規律、邏輯、邏輯判定應用、循環的應用、隨機思維、統計類思維、排列組合。根據11-13歲的認知發展規律，及已有知識經驗，以與程序設計中常用的數學知識為主線，引導學生分析問題、解決問題、總結問題，不斷生成并強化計算思維的思考過程與思考習慣。第一個專題為計數與進制，計數是我們了解計算思維的第一步，也是每一個人從會說話起，家長就會教他們如何計數，關于進制，生活中的數學主要是采用十進制，但是同時也不乏其它進制，如：7進制（一周7天）、12進制（1年12個月），24進制（一天24小時）等等。通過本專題的學習讓學生從本質理解進制與數字的關系。第二個專題為進制的應用，通過學習進制的轉換，深入理解生活中的種種進制的意義，了解二進制與計算機的關系，并可以學會如何巧妙利用進制解決實際問題（如天平放砝碼問題）。第三個專題為找數值規律，引導學生學會觀察現象、發現規律，進而總結出數學表達式來表示數值之間的規律，是培養抽象邏輯思維的重要環節，更是計算思維的基礎。如：通項公式、遞推式的表達，讓學生學會精準的表達發現的規律，為今后學習精準表達自己的思維打基礎。第四個專題為找圖形規律，在學生學會了找數值規律的基礎上，再引入觀察圖形規律，加入方向感的鍛煉，還有“重復”的概念，通過code.org平臺和LOGO語言，讓學生學會通過簡單命令，繪制圖形。第五個專題為邏輯，生活中處處充滿選擇，讓學生理解選擇過程實際是做邏輯判斷的過程，并學會“與”、“或”、“非”的用法，讓學生理解邏輯思維過程，是計算思維的重要組成部分。第六個專題是邏輯判定應用，理解了邏輯思維過程，就可以運用它來解決問題，如：判定數字關系、判定閏年、判斷質數問題、甚至一些更為復雜的問題。第七個專題是循環及其應用。人類最不擅長做枯燥乏味、又一成不變的事情，在一定的重復次數后，我們做事情的正確的就得不到保障。這正是人類與計算機最大的區別，計算機最擅長做重復的事情，而且保證無論重復多少次，都可以完成的跟第一次一樣的效果。所以我們要學會讓計算機幫助我們做這類事情，循環思維的核心，其實是使復雜的問題簡單化，在前幾節內容的基礎上，學生已經學會了觀察現象，歸納總結、進行邏輯判斷，通過循環的學習，引導學生將循環的過程分析為兩點：重復的次數，重復的內容。分析清楚這兩個關鍵點，再復雜的循環情況，都化簡為清晰的步驟。第八個專題是統計類思維：學會了循環解決問題之后，我們可以對較多的數據進行統計，如統計個數、求平均值、找最大值、最小值、求總和，還可以對不同的數據進行分類匯總等，做一些更為復雜的事情，在處理的過程中用到的都是計算思維。第九個專題為隨機思維，它是經典又奇妙的計算思維之一，它的基礎用途是可以用來產生隨機數進而解決隨機發牌等類似的問題，它的高級用途跟概率問題相關聯，如通過隨機數求圓周率π，還有經典的高爾頓釘板。第十個專題是排列組合問題。在實際生活中常遇到這樣的問題，就是要把一些事物排在一起，構成一列，計算有多少種排法，這就是排列問題。同樣的在日常生活中也有很多“分組”問題，例如，在體育比賽中，把參賽隊分為幾個組（這時分在同一組中的隊友之間的位置順序并不重要），這種“分組”問題，就是傳說中的組合問題。以上內容大綱的設置，是從學生實際學習能力角度出發，只需學生具備基本的四則運算、乘方等數學基礎知識和日常生活中的基本邏輯判斷即可。

2.內容的編排

課程內容從遇到的問題出發，分析問題，發現問題的本質，選擇、設計相應的算法，通過程序設計語言的使用來編寫程序，最終實現問題的解決。在整個程序設計的過程中，問題的解決是按照一定的步驟，一定的思維方式和方法來進行的，其中正體現了計算思維的應用過程。

3.選取的問題

問題來自自然科學、社會科學、?工程技術和日常學習與生活等各個方面，特別注意精選反映人類文明成果和能夠激發學生學習興趣的例子和問題，如：遠古的結繩記事、、歷史上狄青將軍利用概率問題鼓舞士氣等等，力求用例子和問題內在的神秘感、創造性和獨特力量吸引學生的參與，用例子和問題所蘊藏的藝術感、文化性、道德責任打動學生的心靈，使教材體現技術、人文、生活三位一體，讓學生在學到知識與技術的同時，也受到人文精神的熏陶。

三、課程設計實施過程遇到的問題及反思

我們根據自己設計的教材，展開了教學實驗，采用校本課的形式，每周一次，學生為小學五年級、六年級有興趣的學生，課程設計的初衷就是為了培養更多學生接受計算思維，所以我們先從一部分學生開始實驗教學，尋求可以普遍展開教學的合適教材及方法。根據我們目前設計的十個專題，展開教學實驗的過程中，從學生對自己課后總結中，可以得出他們在接觸計算思維過程中，第一節課對他們來說沖擊感最大，陌生感較強，但隨著接下來的學習，逐漸適應了計算思維的思考方式。但是我們認為在知識體系的建立過程中，還存在很多不足的地方，需要有更完善的知識體系，如何尋求數學基礎知識與計算思維的關系，建構更加合理的知識體系結構。此外，在教學實施過程中，練習的設計也需要有更強的趣味性、知識性，才能吸引更多得學生的學習興趣，從而深入對計算思維的了解學習。課堂評價方面也還需深入研究，除了作業評價，考試評價外，如何評價學生的思考過程更是一大難點，目前我們采用讓學生自己做總結，他們每節課聽懂了哪些，理解了什么，這是一種質性評價，如何制定科學合理的質性評價衡量標準，也還需要進一步研究。

參考文獻：

［1］蔣宗禮.計算思維之我見［J］.中國大學教學.2013

［2］牟琴,譚良.計算思維的研究及其進展［J］.計算機科學.2011

［3］謝忠新,曹楊璐.中小學信息技術學科學生計算思維培養的策略與方法［J］.中國電化教育.2015

［4］任友群.數字土著何以可能?［J］.中國電化教育.2016

［5］朱鳴華,趙銘偉,趙晶,林鴻飛.計算機基礎教學中計算思維能力培養的探討［J］.中國大學教學.2012

［6］李鋒,王吉慶.計算思維：信息技術課程的一種內在價值［J］.中國電化教育.2013

作者:曾藝卿 王娜 單位:廈門雙十中學 廈門雙十中學漳州分校