引言

随着信息技术的迅速发展，培养小学生的计算思维能力已经成为教育界的重要关注点。计算思维作为一种解决问题和分析数据的关键能力，对学生的综合素质和未来职业发展具有重要意义。本研究旨在探讨小学信息科技教学如何有效地培养学生的计算思维。通过对相关文献和实践经验的研究，我们发现，小学信息科技教学能够提供一个理想的平台，培养学生的计算思维能力。通过学习编程、解决实际问题和设计系统，学生可以逐步发展逻辑思维、创造力和解决问题的能力。此外，计算思维还与数学、科学等学科密切相关，培养学生的计算思维有助于提高他们在这些学科中的学习成绩和综合能力。本研究的意义在于为教育实践提供指导，帮助教师更好地开展小学信息科技教学。通过了解培养学生计算思维的方法和策略，教师可以设计有效的教学活动和课程内容，促进学生的思维能力发展。此外，本研究还可以为教育决策者提供参考，推动信息科技教育的发展，为学生的未来发展提供更好的支持。

一、信息科技教学强化计算思维的重要价值

1.计算思维有助于培养学生的逻辑思维能力。信息科技教学注重解决问题的方法和过程，通过编程、算法设计等活动，学生需要逐步分解问题、提取规律和设计解决方案，这培养了学生的逻辑思考能力和推理能力。

2.计算思维有助于培养学生的创造力和创新精神。信息科技教学鼓励学生在编程和设计过程中尝试新的思路和方法，通过解决实际问题，学生可以提升独立思考、创造性思维和解决复杂问题的能力。

3.计算思维有助于培养学生的问题解决能力。信息科技教学注重学生主动解决问题的能力，通过分析、设计和实施解决方案，学生可以锻炼自己的问题解决技能，培养解决实际问题的能力。

4.计算思维有助于培养学生的系统思维能力。信息科技教学鼓励学生设计和实现系统，需要考虑各个组成部分之间的相互关系和协作，培养了学生的系统思维和整体观念。计算思维培养了学生的数据分析能力。信息科技教学中，学生需要收集、整理和分析数据，通过数据的处理和可视化，学生可以培养数据分析的能力，提取有用信息并做出合理判断^[1]。

二、学生计算思维培养中存在的问题

（一）缺乏教学启发情境

学生计算思维培养中存在缺乏教学启发情境的问题。这一问题主要体现在教学活动的设计和实施过程中。在许多情况下，计算思维的教学过程缺乏具体的情境，只是简单地描述问题或提供抽象的练习，使学生难以将计算思维应用于实际情境中。缺乏教学启发情境的问题导致学生缺乏实际应用计算思维的动力和意愿。学生往往难以将学到的计算思维技能与实际问题联系起来，缺乏主动思考的机会。他们可能对学习计算思维的兴趣降低，无法将所学知识转化为实际解决问题的能力。一些教师过于注重知识的传授和技能的训练，缺乏引导学生思考和解决问题的能力。他们可能仅仅告诉学生具体的解决方法，而没有引导学生思考问题的本质和背后的原理。这使得学生仅仅停留在表面的操作层面，而无法真正培养计算思维能力^[2]。

（二）科技实践相对较差

尽管学生可能学习了计算思维的概念和技能，但在实际的科技实践中，他们的应用能力和创造性可能较为有限。学生在计算设备和软件应用方面的熟练度不高。学生可能缺乏对计算设备的操作和使用软件工具的能力，这限制了他们在科技实践中的表现。例如，在编程方面，学生可能只是掌握了基础的语法和概念，但缺乏实际运用的机会，无法将计算思维转化为实际的程序设计和问题解决。在传统的教学模式下，学生往往被要求从书本上学习和理解计算思维的概念，而较少有机会进行实际的科技实践。缺乏实践的机会使得学生无法真正理解和应用计算思维的精髓，限制了他们的创造性和问题解决能力的发展。

（三）教育方式守旧

学生计算思维培养中存在教育方式守旧的问题。这反映出现阶段教师在计算思维培养方面过于保守，采用传统的教学方法和内容，未能充分适应当代科技和信息时代的需求。传统的教学方法强调教师的讲解和学生的被动接受，缺乏互动和探索性学习的机会。这种方式限制了学生发挥计算思维的能力，阻碍了他们的创造性和问题解决能力的培养。相反，一个更加开放和探索性的教学方法可以激发学生的好奇心和探索欲望，培养他们的计算思维能力^[3]。

（四）知识融合程度不高

传统的学科划分使得学生在学习过程中只注重特定学科的知识和技能，缺乏跨学科的整合和应用。例如，在计算思维的培养中，学生可能只关注编程技巧，而忽视与数学、科学、创意思维等其他学科的联系。这导致了学生的知识融合能力的缺失。教师可能更加关注计算思维的具体技术和概念，而较少涉及与其他学科的交叉应用。这限制了学生将计算思维应用于实际问题和情境的能力。例如，在编程教学中，如果只强调编写代码而忽视将编程应用于数学问题或科学实验的能力，学生将很难在实际情境中将计算思维运用到更广泛的领域。

三、学生计算思维能力培养策略

（一）设置教学情境

为了培养学生的计算思维能力，可以采用项目驱动的学习，设计具有挑战性的计算思维项目，例如编写一个简单的游戏、制作一个交互式网页或解决一个实际的社会问题。通过项目驱动的学习，学生将面临实际问题，需要运用计算思维解决，并在合作中进行迭代和改进。这种情境能够激发学生的主动学习和问题解决能力。进行探究式学习，创建探究性的学习环境，让学生通过自主探索和发现来构建计算思维。提供一系列引导性问题，让学生通过实践和实验进行探索，并引导他们进行思考和总结。例如，在学习数据分析时，可以提供真实数据集，让学生使用编程工具进行数据分析和可视化，从中发现规律和趋势。鼓励学生进行合作学习，通过小组合作解决复杂的计算问题。合作学习可以促进学生之间的交流和思维碰撞，培养团队合作和沟通能力。例如，设计一个编程竞赛，让学生以小组为单位解决编程难题，同时鼓励他们分享解决方案和经验。进行跨学科整合，促进计算思维与其他学科的整合。设计跨学科的项目和任务，将计算思维与数学、科学、艺术等学科相结合。例如，在使用机器学习时，可以结合数学概念，让学生了解算法背后的数学原理，并应用到实际问题中^[4]。

（二）理论结合实践

学生计算思维的培养要注重理论结合实践，通过脱离抽象的编程语言教学，将编程语言教学与实际情境相结合，使用专业术语和概念来解释和应用编程概念。例如，使用流程图或伪代码来帮助学生理解算法的设计和控制流程。在编程实践中，引入真实世界的问题，让学生应用所学的编程知识解决实际挑战。整合计算思维和数学概念，利用数学教学中的问题来培养学生的计算思维能力。例如，通过解决数学问题，如图形绘制、统计分析或数值计算，学生可以运用计算思维解决实际问题。同时，引导学生将数学概念应用于计算思维领域，如使用函数、变量和方程式来编写程序。利用游戏化教学，利用游戏化教学的原理来培养学生的计算思维能力。设计计算思维游戏或挑战，激发学生的兴趣和动力，并通过游戏化的环境来让学生解决问题和思考算法的效率。例如，设计迷宫游戏，让学生通过编程设计算法来找到最短路径。设计实践性的项目，让学生运用计算思维解决现实问题。例如，通过机器学习算法来设计一个垃圾分类系统，让学生从数据收集、预处理、特征提取到模型训练和评估的完整流程中学习计算思维的应用。提供反馈与评估，在实践过程中，及时提供反馈和评估，帮助学生发现错误和改进。使用专业术语和概念来解释问题所在，并引导学生思考更有效的解决方案。通过个人反思和小组讨论，鼓励学生分享经验和学习心得^[5]。

（三）创新教育方式

通过使用在线学习平台或视频资源，将基础知识和理论的学习放在课堂外完成，使课堂时间更多地用于实际应用和思维训练。学生可以在家自主学习基础知识，而在课堂上与教师和同学一起进行讨论、合作和解决问题的活动。引入设计思维（Design Thinking）方法，培养学生的创新思维和解决问题的能力。通过鼓励学生提出问题、观察、理解用户需求、进行头脑风暴、原型设计和反馈迭代，学生能够在实际情境中运用计算思维进行创新性的解决方案设计。组织编程竞赛和挑战，激发学生的竞争意识和学习动力。例如，参加小学阶段编程竞赛，让学生在有限的时间内解决复杂的编程问题。挑战的过程能够锻炼学生的计算思维和解决问题的能力。鼓励学生通过制作和分享作品来展示他们的计算思维能力。提供机会让学生设计和制作物理产品、软件应用或媒体作品，并通过展示和分享，促进学生的创造力和沟通能力的发展^[6]。引入数据科学和可视化技术，让学生学习数据分析和可视化的方法，并运用计算思维解决现实问题。学生可以收集、清洗和分析真实的数据，并使用可视化工具将数据转化为图表和图形，以帮助他们理解数据的模式和趋势，从而培养他们的数据驱动思维。

（四）强化知识融合

信息科技可以与其他学科有机结合。在数学课堂上，学生可以使用电子工具和在线资源进行数学运算和几何图形绘制，从而提高他们的计算能力和空间想象力。在语文课堂上，学生可以通过使用多媒体和互联网资源进行在线阅读和创作，培养他们的阅读理解和表达能力。编程教学是培养小学生计算思维的重要方法。通过学习编程语言和逻辑结构，学生可以学会分析问题、设计算法和编写代码来解决问题。编程教学可以培养学生的逻辑思维、创新思维和问题解决能力。通过编程项目，学生可以应用所学知识解决实际问题，提高他们的计算思维水平。

例如信息技术教学中的图形教学，教师向学生介绍今天的课程内容，并激发他们对几何图形的兴趣和好奇心。教师简要介绍不同几何图形的定义和属性，例如：线段、直线、射线、矩形等。通过示意图和实物展示，让学生对这些概念有一个直观的理解。教师引导学生打开计算机上的绘图软件，如Paint或GeoGebra，并展示如何使用工具栏进行图形的绘制和编辑。教师给学生一些练习题，要求他们利用绘图软件绘制特定的几何图形，如一个等边三角形、一个正方形等。学生在绘制过程中需要运用计算思维，根据图形的定义和属性进行操作。学生完成练习后，教师组织学生分享自己绘制的图形，并让他们描述图形的特点和属性。其他学生可以提出问题或给予反馈。教师提供更复杂的几何图形练习，例如：一个五边形、一个平行四边形等。学生通过计算思维和实践操作，尝试绘制和探索这些图形。教师引导学生总结各种几何图形的定义、属性和特点，并强调计算思维在解决几何问题中的重要性。学生将自己完成的图形保存并打印出来，可以在班级展示区展示，让其他同学观赏和评论。

通过这个具体的教学过程，学生将通过实践和探索来学习几何知识，运用计算思维解决问题，并展示他们的成果。这样知识融合的教学方式可以激发学生的学习兴趣，提高他们的参与度，并培养他们的创新能力和问题解决能力。

四、结语

目前在小学信息科技教学中仍存在一些问题，教育方式守旧、缺乏教学启发情境以及知识融合程度不高等问题，都不同程度限制了学生计算思维能力的培养。解决这些问题的关键是不断推动教育改革，创造更具创新性和实践性的教学环境。未来，我们应进一步推动计算思维在小学信息科技教学中的普及和应用。通过引入计算思维的概念、采用启发式问题解决方法、实践性任务、强化知识融合策略和创新教育方式；培养学生批判性思维、创造性思维和解决问题的综合能力。

参考文献：

[1] 史丰华田远飞. 小学信息技术教学中学生计算思维的培养策略研究[J]. 教育界, 2022(18):56-58.

[2] 陈强华. 指向计算思维培养的小学信息技术课堂教学[J]. 学生电脑, 2022(007):000.

[3] 罗传振. 小学信息科技教学中学生计算思维的生成[J]. 求知导刊, 2022(24):53-55.

[4] 李德权. 中小学信息技术课堂教学中学生的计算思维培养[J]. 学周刊, 2022(32):54-56.

[5] 王铮若. 培养低年级小学生计算思维的信息科技游戏化教学模式探索[J]. 教育传播与技术, 2023(1):5.

[6] 杨华. 浅谈小学信息技术编程教学学生计算思维的培养[J]. 中学生作文指导, 2021, 000(001):P.1-1.

[7] 宗家富. 小学信息技术培养学生计算思维能力的探索[J]. 中小学电教:下, 2022(4):3.