基于计算思维培养的小学STEM课程实施初探.doc

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1、基于计算思维培养的小学STEM课程实施初探作者：周迎春来源：《基础教育参考》2018年第21期        [摘要]计算思维已成为世界公认的普适思维方式，但是在我国9年义务教育阶段尚未有具体的目标要求和实施案例。结合面向STEM的信息技术课程的创建实践，提出在小学信息技术课堂中培养学生计算思维的具体路径与方法。        [关键词]信息技术；计算思维；STEM；小学        自周以真教授发表论文《ComputationalThinking》和《计算思维和关于计算的思维》开始，短短十数年间，计算思维已和理论思维、

2、实验思维一样成为世界公认的普适思维方式，并同阅读、写作等一起成为人类需要熟练掌握的基本技能之一。        美国《中小学计算机科学标准》分阶段设计了计算思维的教学实施方案。英国教育部于2014年9月引入了新的计算机教学大纲，其中亦突出了计算思维的培养，将计算思维、计算实践和编程纳入学科主线。在我国，2017年颁布的《新一代人工智能发展规划》及《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》，为计算思维的培养营造了良好氛围。计算思维被确定为高中学科核心素养之一，那么在9年义务教育阶段的信息技术课程中就不需要注重计算思维的培养

3、吗？答案显然是否定的。计算思维作为一种能力，其培养过程需要潜移默化，循序渐进。在小学、初中信息技术课程的实施过程中，需要着力创设培养计算思维的良好情境，努力在信息技术课程中融入计算思维属性。        一、计算思维与编程教学        1.概念界定        周以真教授认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》给出的界定是：计算思维是采用计算机方式界定问题，运用合理的算法形成解决问题的方案，并

4、迁移到与之相关的其他问题解决中。目前国际公认的定义尚未形成。        2.计算思维与编程教学的关系        计算思维虽然不仅仅局限于计算机科学领域，但主要基于计算机技术实现最终的自动化，很多时候需要把抽象出来的问题通过计算机可以理解的方式来编制程序，但归根到底还是人的思考、解决问题的方式在计算机运行程序中的投射，并不是计算机的思维。计算思维的培养目标主要包括以下三个方面：一是建构目标问题域的能力；二是明晰任务并有效分解任务的能力；三是抽象系统方法加以实现的能力。计算思维包括了算法思维、评估、分解、抽象、概括等多

5、种思维方式，程序设计是计算思维解析抽象出来的解决问题的方法得以自动化运行的重要实施途径，但并非唯一途径。传统意义上的编程教学往往从语法知识入手，忽视程序设计思想和方法的引领，计算思维的培养往往不是其教学目标的选项。        3.培养小学生计算思维的编程工具        C++、Java等程序设计语言的教学，前期需要花费大量时间讲授语法知识，而学生的信息技术课时有限，目前很多省市的小学3至6年级每周只安排一课时。LOGO语言曾是小学信息技术教材中的主要程序设计语言，但随着图形化编程语言Scratch的出现，也逐渐退出

6、舞台。而与外围硬件衔接更好的基于Scratch核心的S4A、mBlock，更容易创设有利于小学生跨界融合解决真实问题的可以触摸的STEM教育情境，把学生从繁杂琐碎的语法学习中解救出来，将宝贵的时间用于培养计算思维能力。        二、国内外计算思维研究与实施的现状分析与途径探讨        1980年，麻省理工学院的西摩·帕尔特（SeymourPapert）教授在《头脑风暴：儿童、计算机及充满活力的创意》中首次提到计算思维。2006年，美国卡内基梅隆大学的周以真（JeannetteM.Wing）教授提出了计算思维的定

7、义。2011年，计算思维被纳入美国《CSTAK-12标准（2011修订版）》。英国2013年的“新课程计划”、澳大利亚2015年的“新课程方案”将计算思维培养作为新信息技术课程的教学目标。2015年，美国总统签署《让每个学生取得成功的法案》，将以计算思维为核心的计算机科学提高到与数学、英语相同的地位。2010年，我国发布了《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》，强调把培养学生计算思维能力作为计算机基础教学的一项重要的、长期的和复杂的核心任务，此后制定的《普通高中信息技术课程标准（2017新版）》将计算思维确定为

8、一项重要的信息技术学科核心素养。        按CNKI的数据统计，2011年后，有关计算思维的论文发表量明显上升，到2015年达到峰值，之后再次回落。其中，高等教育对计算思维培养的研究明显多于初等教育，基础教育阶段的计算思维研究尤其薄弱。国外计算思维的应用研究覆盖了K12阶段，计算思维的研究需要计算