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在小学信息科技学科教学中对学生计算思维的培养


在小学信息科技学科教学中对学生计算思维的培养
杨志雄

摘要:随着信息化技术的不断发展,世界经济论坛对未来工作的发展趋势提出了新的看法,其认为未来的工作岗位将被机器人取代或将与机器人合作。随着时代的发展,信息化技术的不断演进,21世纪大数据时代下的学生,不仅需要对计算技术的基础知识有一个全面的了解,更需要通过不断的学习,灵活应用计算思维。在这样的时代背景下,学生需要在顺应人工智能时代的经济发展趋势中,不断地提升自己的计算思维能力,并通过运用计算思维解决科技发展中出现的一系列问题。因此,针对以上问题本文将主要围绕着如何在小学信息科技学科教学中提升学生的计算思维进行进一步的讨论与分析。
关键词:信息科技学科;学生计算思维;现实路径
引言
2020年世界经济论坛发布了一份名为《未来的工作》的报告。报告指出,预计到2025年,现在的8500万个工作岗位会消失,或者被机器人取代。但同时也会产生9700万个新工作职位,但这些新工作都需要人与机器的合作,而与机器合作,最基础的就是需要了解计算思维。对于学生而言,熟悉计算思维,在未来无论是从事商业、法律、医学等职业,还是自主创业,都对学生工作效率的提升有极大的帮助,因为对学生来说,只有拥有了计算思维优势,才能在新的社会中迎接新的挑战。
一、计算思维对学生的重要意义
随着新兴技术的不断发展,现实世界与虚拟世界不断地融合,在数字化和计算化逐步演变成现代社会处理信息为主要方式的时候,社会用工对学生的要求也在不断地提升。如今,计算思维是区分00年后数字居民的重要特征,对于2000年后的学生来说,其发展的竞争力主要体现在学生的思维模式上,学生发展的重要模式就是要学会运用互联网思维,利用好其天生具备数字理解的敏感性,在使用信息技术方面,不断地提升其熟练程度和思维水平。随着物联网、云技术和人工智能的不断演进,2022年成为了现实世界和虚拟世界不断交融的关键节点,在这样的时代背景下,计算思维成为了基础教育中需要发展和应用的核心环节,也是学生学习与成长的中枢思维。
具体而言,数字技术是偏于程序设计语言和技术应用,但与计算思维不同的是,学生需要具备更宏观的视角对数据进行分析和应用,从而了解更为宏观的社会发展趋势。最重要的是,随着技术的不断发展,数据的开发和应用被技术人才罩上一层神秘的面纱,很多科学领域的专家在面临技术挑战的同时,也面临着技术应用道德的挑战。因此,为了提升国家信息化建设需求的层次与水平,吸引学科人才,激发学生对技术的创新意识和应用能力,就需要学校通过对信息科技学科的教学改革不断地提升小学生运用技术的水平和能力,与此同时,还需要不断地提升学生对于技术的道德修养。
儿童心理学家皮亚杰提出了认知发展理论,他认为认知会影响人们的态度和行为,这一理论的提出使得教育者更加重视新时代背景下,计算思维对学生思维的作用和影响。计算思维是一个利用抽象、概括、分解和调试错误元素的思维过程,对于小学生来说,计算思维是他们在面对数据化时代的一种新思维方式,能够帮助学生站在问题解决的角度上思考问题和解决问题,从而在实践生活中不断地提升自身的技能水平,深刻地理解和应用计算思维。
二、基于小学信息科技课程的计算思维培养
(一)主题式渗透计算思维
计算思维的核心是对问题以程序化的方式进行解决,程序化的拆解过程分为两步:第一步就是将计算思维不断地分解,具体而言就是对数据和信息进行拆解和分析,第二步就是找到数据之间的相似性,了解和开发应用技术在分析数据时候的全方面和多维度视角,不断地提升学生对于数据的认识水平和分析能力。
计算思维是计算机科学的应用与发展的核心思维方式,计算思维通常会以定量化的方式体现学生的思维能力和技术水平,学生在采取抽象思维进行分析的过程中,能够对抽象的事物进行抽象化的分析,进而形成高效的可执行的解决方案。因此,老师在进行培养学生的计算思维的时候,需要通过不断地了解学生的思维能力和道德认识。因为对于小学阶段的学生来说,教师需要在教授他们技术能力和提升其科学水平的过程中,不断地强调个体的系统性思维,并在此过程中,通过不断地融合计算和设计方法,形成系统化的思维与解决方案。
国外对小学生的科学能力的培养是多方面的。整个社会的发展不断顺应了信息科技的新趋势,数字技术也不仅包括了数字化工具的应用,更反映着学生利用数字化工具的应用能力和水平。具体而言,在真实世界与虚拟世界不断融合的过程中,数字和计算不断地发展成为现代社会的基本形态特征,因此,欧美国家更倾向于对整个国民进行数字化教育和基础的信息化学科的建设,小学生也能够在信息化的数字学科学习中成为一名合格的数字公民。
在主题式的计算思维的引导下,对于小学生来说,有了一个理解更加复杂事情的思维基础,对于小学的信息科技课程教育而言,一种新的思维方式和教育理念重新厘清了学生对于事物的全方位、多领域的认识,教师通过教学方式让学生重新认识学生的计算思维和教育体系,对于小学阶段的学生来说,需要运用开放的学习工具不断地探究个性化的学习方式。例如,在湖南的一所小学而言,教师为了训练学生的计算思维,设计了一个以“走进数字生活”的主题项目活动,学生在进行主题设计的过程中,将数字作品分成若干部分,每一步都遵循着分解、探索和分析的计算思维的训练流程。为了进一步训练学生的系统化思维,教师还通过算法技术将大项目不断分解,这样以来,既能帮助学生在不同的环境下重新思考信息科技课程学习的有效方法,也能帮助教师在教学的整个过程中重新规划教学体系和教学内容。
(二)将计算思维应用于生活实践中
学生在学习的过程中,不仅需要老师通过教学带领学生了解前沿的信息科技,更加需要学校开设各种信息科技活动的项目,让学生在学习的过程中不断地应用数字化工具,从而在计算机技术的学习中提升对技术的理解。计算思维就是学生在面对各种问题的时候,能够应用计算思维与机器人合作,并让学生在与他们合作学习的过程中,有效地提取重要且有效的信息,在信息筛选和分析的过程中不断地提升自己的数字应用能力,基于自身的主观能动性,将计算思维应用到生活实践中。除了要提升学生对数字技术的信息采集能力以外,教师还需要在小学的信息科技教学活动中,引导学生反思,在思考中不断地加深对数字世界的理解,从而达到正确的看待技术和有效应用技术的目的。
对于教师而言,目前已经开发的教学评价指标和工具不适合现阶段的学生,因为在具体的教学实践中,教师发现了信息科技学科中的一系列问题,其中不仅包括教学时长较短,教学体系不规范,还包括了技术的通用性的问题。学生在不断地学习教材资料的过程中,往往是一个自主学习的过程,往往受限于有效的检查和检测,与此同时,计算思维也已经成为了制约我国信息科技教学活动的主要的障碍。在小学的课堂教学实践中,教师发现教学中出现了一系列实际问题,面对这些实际问题,教师是一个引导者的角色,需要帮助学生在学习过程中找到阻碍自己发展的难题和方式,通过不断地学习与反思,找到学习的兴趣和方向,培养一种系统化的计算思维。计算思维的培养不仅包括计算概念、计算应用,还包括与技术合作和创新的能力。计算思维作为信息科技学科的主要核心素养,反映了科学思维的价值观念。因此,教师在建立新的模型去拆解价值体系的过程中,我们往往会看到课堂将复杂事情简单化的问题出现。
计算分解的过程不仅是一个系统化的塑造过程,更是一个从点到面,需要不断拆分,不断将碎片化信息进行逻辑化和抽象化的过程。计算概念是学生认识数字化世界的一种新的思维角度和思维方式,只有抱着这种理念行事,学生才能在今后的学习生活中,不断地提升自身对问题拆解的承受力和信心,从而能够通过云平台利用自己的空间制作并保存自己的作品,并在回家继续完成在学校时未完成的内容。学生可以利用这些线上平台和线下教学有机结合,有效地解决在信息科技教学中遇到的问题。从长期实践来看,以双线互融的形式辅助信息科技课程教学,可以有效帮助教师在信息科技课上渗透计算思维。
(三)问题链方式串联起新旧知识链
互联网思维与人类思维方式的共同之处在于结果导向,互联网思维就是不断放大人的欲望,从而让人的思维变得碎片化和直线式思维,义务教育信息科技课程标准的出台,无疑是为学生建立起良性健康的信息观念,在这种观念的指导下,教学活动的创新开始将学习内容与社会科学、语言艺术和数学等其他课程相融合。在社会信息化的不断发展过程中,学生对数字媒体和信息技术知识的应用思维能力会不断地增强。在信息技术应用过程中,学生往往因为互联网培养的碎片化的知识而忽略由浅入深,由特殊到一般,层层递进,一步步走向新知“连成线”的过程,也是一个知识点向与其相关联知识“结成网”的过程。在这样纵横交错的学习过程,不仅可以帮助学生较全面地理解所学知识,更有利于知识体系的建构。
从宏观的层面来看,小学信息科技学科课程对学生思维的培养是多方面的,具体而言,学生对于信息科技学科的了解不仅局限于基础学科知识的培养,让学生在掌握基础技能的同时,不断地提升自身对于信息科技学科的深入理解和认知。
互联网的思维方式也是能够通过人类的不断链接形成一张巨大的互联网络,在更加庞大的数据分析中,学生更容易找到事物发展的干线和主要矛盾点。在师资方面,中小学信息科技课程的师资还需要通过系统的培养,从而让学生掌握最前沿的计算思维,进而帮助学生连接新旧知识,更好地理解和适应数字环境和数字问题。与此同时,学生和教师对数字信息的理解不能仅仅停留在信息应用的初级阶段,教师还可以通过教导学生使用流程图等新型归纳技术的方式进行创新教学,从而帮助学生在应用中梳理出适合自己的计算思维模式。
总结:进入“十四五”时期,数字化时代中的计算思维的价值不断凸显。中小学信息技术作为基础的信息科技教学,需要顺应时代的发展,承担起学生计算思维的重要任务。在国内外对小学教育重视的背景下,教师需要将多维度的教育知识融合多学科知识,在社会科学和自然科学的共同融合下,中小学信息科技课程既不能脱离理论层面,也不能停留在工具层面,对于小学生信息科技课程来说,计算思维应该在实践中不断地推进,才能帮助学生建立起科学的计算思维,让学生有一个更好的发展。
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