基于核心素养的小学计算思维教学框架研究.pdf

基于核心素养的小学计算思维教学框架研究打开文本图片集计算思维是人类三大科学思维之一现已引起世界各国的高度重视。同读、写、算能力一样计算思维是每个人的基本能力、关键能力和必备能力。培养学生的计算思维凸显了小学教育的基础性价值为学生的未来学习和生活奠定基础。笔者在研究国内外计算思维理论与实践的基础上构建了一个基于学生发展核心素养的小学计算思维教学框架用于指导小学信息技术课程的教学。●问题的提出2006年3月周以真教授在计算机杂志CommunicationsoftheACM上定义了“计算思维”并用三种技能界定了“计算思维”该界定被社会各界广泛采用。2013年英国教育部将原有的“信息通讯技术”课程更名为“计算”课程。同时计算思维也将被纳入我国新修订的《高中信息技术课程标准》中。那么什么是计算思维？计算思维的焦点是什么？计算思维的组成元素是什么？计算思维在小学教育尤其是信息技术课程教学中如何落地？随着研究的深入教师们迫切希望有一个知识框架以便理解计算思维并应用到教育教学中。因此笔者针对小学阶段计算思维教学展开了研究。1.落实核心素养的需要《中国学生发展核心素养》中确定的中国学生发展六大核心素养中包括“学会学习”和“实践创新”。前者包括“信息意识”等基本要点后者包括“问题解决、技术应用”等基本要点。落实学生发展核心素养的重要载体是学科教学。虽然核心素养是跨学科素养任何学科都有其对核心素养发展的共性贡献与个性贡献[1]但“信息意识、问题解决、技术应用”这三个要点无疑与小学信息技术学科关系最密切。计算思维是信息技术学科的核心素养对小学生计算思维的培养则为学生达成信息技术学科核心素养奠定基础使学生形成“信息意识、问题解决、技术应用”三大关键能力。2.学科课程科学性、时代性的需要现在小学信息技术课程在很多人心中依然仅具有“工具”属性。技术操作训练和利用技术解决问题成为学科课程的全部这属于狭窄的“工具论”认知对信息科技的全民普及和小学信息技术教育极其有害严重削弱了小学信息技术课程的价值。一方面信息技术软硬件更新速度快小学信息技术课程教学内容陈旧跟不上软硬件的发展；另一方面大众信息技術的普及与发展越来越人性化使用越来越简单甚至不需要学习即可掌握。因此以此类技术工具作为课程内容教给小学生越来越不合时宜了。把计算思维作为信息技术学科核心素养在《中国至2050年信息科技发展路线图》一书及《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》[2]中都提出了相应的教学措施。人类使用的工具影响着自身的思维方式和思维习惯进而深刻地影响其思维。在目前的信息技术教学中常常把当前成人使用信息技术的工具经验知识作为十几年后才担负成人角色的小学生所学的信息技术课程内容忽略了信息技术变化迅速与教育功能所具有的滞后性特点。那么小学信息技术课程中究竟有哪些内容能“深刻地影响着学生的思维”或者说究竟哪些内容才是作为基础教育小学课程而言能够为学生的未来学习和生活奠基的呢？显然就是计算思维。●研究综述1.理论研究理论研究集中在计算思维的科学定位、本质特征、概念演进、理论溯源、价值意义等方面。研究者从思维、思维科学的源头入手探索了人类三大科学思维方式[3]即理论思维、实验思维、计算思维并初步梳理出可计算性原理、形理算一体原理与计算机设计原理等三大计算机基本原理。计算思维是一种解析思维它共用了数学思维、工程思维和科学思维。[4]计算思维的两个核心概念是抽象和自动化。计算是抽象的自动执行自动化隐含着需要某类计算机去解释抽象。计算思维是人脑的思维是人们面对计算问题时对计算对象能动的、间接的、概括的反映。[5]对计算思维的理解有七种观点[6]：一是“问题解决说”表达了计算思维的核心功能这是流行最早、历时最久、最经典的观点获得了包括国际教育技术协会（ISTE）和计算机科学教师协会（CSTA）等机构和本研究的认同；二是“抽象说”表达了计算思维的关键功能；三是“自动化说”本研究也认同计算思维的核心是将大的问题抽象分解成很多小的问题直到小的问题能够自动化解决；四是“构造说”“构”是指被研究对象各种要素之间的组合关系与框架“造”是建造、创造即各种要素之间的组合关系与框架的建造；五是“信息表达说”计算思维是一种特别重要的表达形式“编程就像写作是一种表达方式也是开发新思维方式的入口；六是“社会计算说”；七是“三维框架说”第一个维度是计算思维概念第二个维度是计算思维实践第三个就是计算观念。[7]还有研究指出计算思维指导的信息技术课