培养学生计算思维的有效教学策略.docx

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1、基于计算思维培养的中小学信息技术有效教学策略丁勇所谓教学策略，是指为了达到特定的教学目的，最大教学效益，教师依据教 学规律、教学原则等采取的一系列教学行为或教学活动。教学策略主要包括在教 学过程中对教师的教和学生的学的监控和调节支教学策略具有综合性、可操作性和灵活性的特征。教学策略的综合性是指选 择或制定教学策略必须综合考虑教学方法、步骤、媒体和组织等要素，并准备不 同的预案。教学策略的可操作性指教学策略是可以供教师在教学中参照执行的可 操作的具体方案，而非抽象、笼统的原则或教学模式。教学策略的灵活性指根据 不同的教学目标、任务和内容，参考学生的具体情况，选择最适合的教学方法、 教学媒介等，使

2、得教学活动顺利进行，实现教学目标。随着新教材的全面投入使用，过去的教学策略不能简单地应用于新教材的教 学中。我们需要将教师讲得津津有味，学生听得聚精会神的传统优质课堂转变为 学生活动得津津有味，教师支持得准确到位的面向核心素养的课堂。众多学者都 依托信息技术课程来探索培养计算思维的教学策略，提出的教学策略存在共性, 如强调情境、问题、实践等。行动研究法是中小学教师常用的一种研究方法，教 师通过教学实践，将行动与研究相结合，运用教育理论去研究和解决教育实践中 的具体问题，从而提高教育教学质量以及教师自身专业化水平的一种研究活动。本研究在小学，初中，高中三个学段中分别运用行动研究法，在分析了课程

3、标准中关于“计算思维”内容的基础上，从教学案例出发，梳理在教学过程中出 现的问题，对应这些问题提出有效的解决办法，遵循“设计一实施一总结一反思 一优化一完善”的操作步骤，重点凸显计算思维在信息技术课堂中的培养发展， 在实践中汲取经验，不断探索更优的教学策略。（一）课程标准中关于“计算思维”的分析（1）义务教育信息科技课程标准中（1-5年级）关于“计算思维”的分析 义务教育信息科技课程标准（以下简称课程标准）对信息科技学科教喻平.论教学策略J.现代教育论从,2000, 05:29-31.喻平.论教学策略J.现代教育论丛,2000, 05:29-31.开源硬件项目设计是高中信息技术选择性必修六的内

4、容，结合相关教学 内容，教师创设了 Rescue Line单元项目教学情境。Rescue Line意为循迹救援，情 境为在一次救援任务中，由于救援人员无法到达救援现场，需要有一个能自主控 制的智能设备，沿着指定枕迹进入救援现场，实现营救伤员的任务。在整个过程 中，要解决诸多问题，实现多个子任务。教师引导学生设计并拼装了智能小车，其主要部件有Arduino Mega 2560主 控板，电机，电机驱动，LED灯，四路巡线传感器，RBG颜色传感器，触碰传 感器，8*8矩阵显示屏，按钮，开关，电池组等，如图4-1所示。通过实现各个 子任务来使学生习得开源硬件及各种传感器的知识。图伞1智能小车教师将解决

5、方案进行了梳理和编排，融入了开源硬件设计和算法与程序实现 的相关知识和技能。经过一个学年的教学实践，已初步形成了基于开源硬件 Arduino的Rescue Line单元项目，如表4-30以情景教学的形式呈现系列课程, 使学生能切身体验到硬件与软件的完美融合，享受解决真实问题、完成项目任务 的成就感。表4-3 Rescue Line单元项目总任务单元模块子任务主要教学内容课时RCJ 循迹救援 （第一阶段）小车初识认识小车智能小车（开源）硬件结构0.5了 解 ArduinoArduino编程开发环境0.5点亮小车硬件接线与数字接口1小车运动直线前进巡线原理与分支结构1直角转弯转弯原理与循环结构1曲

6、线前进阶段项目测试一2小车避障识别障碍触碰原理与状态探究1绕过障碍小车运动综合1小车识色识色原理RGB230颜色传感器简介1识色实践识色区分1识色运动路口识色辨方向1挑战任务综合运动阶段项目测试二3（三）策略二：问题驱动，引发思考问题驱动是以学生为主体、以相关学科内的各种问题为学习起点，以问题为 核心进而规划学习内容，促使学生引发思考，I制绕问题寻求解决方案的一种教学 策略。教师的角色是问题的提出者、课程的设计者以及结果的评估者。问题驱动 能够提高学生学习的主动性，提高学生在教学过程中的参与程度，容易激起学生 的求知欲，活跃其思维。问题驱动的核心是“问题设计”，设计的问题应具备以下四个特征，如

7、图4- 2所示。第一、指向性：目标清晰明确，以问题驱动为引入，以问题解决为核心； 第二、真实性：源自于现实生活中的真实问题；第三、学科性：与信息技术相关 联，有利于发展学生运用计算思维来解决问题。第四、适应性：问题不应过难或 过易，应面向全体学生，可以设计成“问题链”，由浅入深。图4-2问题的四个特征采用问题驱动的教学策略，将教学目标转化为“问题”，课堂教学活动以问 题为基点，引导学生历经”发现问题一一提出问题一一分析问题一一解决问题” 这一完整的过程，并在此过程中逐渐建构学科知识体系，在追“本”溯“源”中 培养学生的学科核心素养。(1)基于问题驱动的教学(小学)建构主义认为：学生的学习过程不

8、是孤立存在的，是和学习者的文化背景息 息相关的，也就是所谓的情境相通。学生在老师给出的情境中归纳问题，教师在 提出这个情境时可以结合更加形象生动的图片和问题，来激发学生对于这个情景 的探索乐趣。教学案例：在猜数字的课例中，老师提出这样一个游戏：让小动物在()到99中猜出正 确的数字，然后由学生思考怎样去实现这样一个小游戏，学生可能会想，小动物 每猜出一个数字就会有回应，这个回应是不是可以帮助到其他小动物接下来猜数 字，或者说缩小范围，以便于更快的猜出数字。在这个情境中，引出“怎样快速 猜到数字？ ”“小动物猜到数字后得到什么反应？”两个问题，由学生尝试解决 这些问题，也能提升学生的计算思维力。

9、在上个阶段学生产生了很多问题，按照逻辑进一步思考梳理和再分析问题。 在猜数字的课例中，学生会想到，当小动物说出0到99中的某一个数字后，如 果不是正确数字，那么它一定是大于正确数字或小于正确数字，这个时候我们就 可以出示相关提示，以便于小动物更快的找到数字。老师通过猜数字这个活动使 学生体会到了设计游戏过程中所运用的逻辑思维，也能进一步分析问题。在有趣的情境中逐步明确问题。在猜数字课例中，if语句可以对小动物猜测 的数字进行判断：如果大于其实数字，则显示“大了”；如果小于其实数字则显 示“小了”，这里完成了整个游戏中最重要的一个环节。在上个环节中学生知道了每猜一次数字都需要判定一次，按照常例一

10、般不会 只判定一次就出正确答案，所以我们设计的程序最终是让小劫物猜到正确答案,为了使设计的程序更加自动化，这里可以提出循环执行，在前面的课程中学生已 经尝试过这个语句，在这里老师要做的只是进一步提醒。在设计一个小游戏的过程中会有各种实现路径，可以让学生继续尝试其他路 径，这些路径有对有错，可以让学生筛选出可以行得通的方法，然后在所有行得 通的路径中选出最优方案。“猜数字”课例中，如果我们不给范围，只是让参与 者盲目去试，参与者可能需要猜测很多次才能得到答案；当我们给予猜测者提示， 猜测者能很快缩小范围，猜出数字，有更好的体验感。首先提出多种方案，然后尝试不同方案，最后选出最优方案。这种思路不仅

11、 局限于完成某一个作品，重要的是让学生理解这种解决问题的思路，能够迁移到 今后的其他作品中。（2）设置驱动性问题（初中）问题是人在学习中的一个重要环节，巴罗斯和坦布林说过：“知识的获得来 源于对问题的认识和解决的过程。学习开始时遇到问题，问题本身推动了解决问 题和推理技能，同时也激发了学生自己查找信息、学习关于此问题的知识和结构 以及解决问题的方法:在课程标准中，对于计算思维的描述也是围绕着问 题的，因此如何设置好问题，就成为了培养计算思维的一个关键要素。从初中阶段学生的认知发展特点来看，随着心理和智力的不断发展和成熟， 学习经验的不断积累，初中阶段学生的认知深度和广度随之扩大，思维更开阔，

12、他们会带着质疑的态度去学习，从正反两方面辩证地认识问题，在学习实践中能 剔除不合逻辑的部分，让解决问题的结论更客观、更符合实际。在情境创设阶段，提出的问题应该是一个“大”问题，是整个项目要解决的 最终问题，而问题的解决方案是应该指向学科概念、核心知识，所有的任务、活 动内容都围绕着这个问题，它可以将这一单元或者是教材中的知识、技能整合起 来，是学习逻辑中的主线架构部分。问题的难度也需要充分考虑初中生的认知水中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）M.北京:北京师范大学出版 社,2022:3. 9.2林崇德.发展心理学 第三版小.北京：人民教育出版社2018. 5:360-

13、377.平与学习经验。在引导学生进行具体探究和实践的时候，就需要设计一系列具有趣味的、启 发性的、富有挑战的问题；问题的设计也要有思维的深度和广度，提供给学生不 同的角度和切入点；问题不涉及具体的知识细节，其中的提问方式可以供学生迁 移到其他新的项目或者情境。问题也要根据学科和项目内容的特点，做相应的变 化。从而能帮助引导学生进行有效的思考和积极的探索。教学案例：在实现凯撒密码的算法学习中，学生通过前面章节的学习，初步了解了算法 的基本概念、流程图描述算法的方法，掌握了图形化编程序语言，学习使用了选 择结构的if语句完善凯撒加密算法，并尝试编写程序解决了单个字符的凯撒加 密问题。在本节课中要实

14、现对某个单词（包含多个字符）的加密算法。表44教学过程设计教学环节教学内容学生活动设计意图导入师生互动：回顾上节课恺撒加密的算知识回顾通过师生互动，帮助法设计和图形化编程语言的代码实 现，复习选择结构的基本概念。思考回答同学回顾上节课的 知识，复习选择结构 的核心思想、流程图 的表示。活动1 :1.问题：编程实现输入一组字符（长探究思考引导同学独立思考，认识循环 结构度为3）,对该组字符进行偏移量为3 的恺撒加密并输出。2.与学生一起学习循环结构。分享交流积极探索。1）循环结构的特点与组成要素2 ） 了解循环变量的概念、作用及用法3）循环图形模块的医本格式3 .实践探究：使用循环图形模块实现思

15、考聆听学习循环结构的特 点，了解循环结构的 基本构成。重复的功能。4 .教师巡视，就出现的问题及时进行 引导、讲解。5 .如果需要加密的字符串长度为5 呢？实践应用掌握循环的图形模 块使用方法掌握循环变量的基 本用法图分3单个字符的恺撒加密算法教师在教学过程中是通过讲授法来讲循环结构的概念、特点和应用，学生从 选择结构的学习跳跃至循环结构这一部分，两个知识点之间没有逻辑推演的思维 过程，学生也不可能通过探索建构自己的知识体系。学生对于如何解决“实现输 入一组字符（长度为3）,对该组字符进行偏移量为3的恺撒加密并输出”这一问 题会有一定的困难。因此需要设置驱动性的问题，从学生的已有经验出发，引导

16、和鼓励用掌握的 认知体系去创新地解决问题，通过问题的方式给与学生以引导和提示。提问1: 一个字符加密的程序块如图所示，用这些程序块对单词“hi”的进 行恺撒加密？如何实现？是否还有其他的方法？提问2：如果实现Computer”单词的加密呢？你会采用哪种方法，为什么？提问3：不同单词的长度不同、所含字符的个数不同，重复单个字符程序模 块的次数也不同，那么需要修改哪些关键的部分确保程序对于不同的字符都能实 现正确加密呢？什么是循环的初值、循环条件、步长？它们对循环结构的执行分 别有哪些作用？提问4:如何修改程序，实现对于特定位置的字符加密？通过提问1这一问题，承上启下，承上即对前几节课学习的内容做

17、一小结， 明确程序块的功能是实现单一字符的恺撒加密，同时再次明确问题解决的目标是 完成对于整段文字的加密任务。启下即提出本节课的任务问题：如何实现对单词 的加密。学生可以通过对于代码模块的组合、修改、运行等方式实现单词加密。 问题的解决方法有多种，并不唯一，学生可以通过小组的交流、网上搜索、查看 帮助文档等多种方式拓展思考的广度，切换解决问题的角度，并将思考的过程通 过语言呈现出来。图4-4提问1中单词“hi的恺撒加密”程序模块提问2为本节课的一个核心知识的引入过渡的部分，通过比较、分析、归纳 等方法，指导学生衡量设计的方法是否具有通用性：对于任意单词都能进行恺撒 加密，是否具有自动化：能让计

18、算机的程序自动完成单词加密的任务，不需要设 计程序的人员反复执行或修改，是否具有独创性：设计的方法与其他同学设计的 相比用的模块更少、使用了全新的程序模块等。除此之外，你还有什么其他的想 法？从而让学生体验及理解从重复到循环结构的思维的路径。在试图回答两个问 题的过程中了解计算机是如何解决重复问题、体会计算机善于解决重复问题的特 点。通过问题的方式提出，遵循学生认知的思维，理解结构化、自动化程序的初 步逻辑，感悟信息科技学科这一解决问题的独特方法。提问3为本节课的核心知识，即为循环结构的要素。提问4为对于循环结构的知识的迁移。教师通过驱动问题来引导学生完成该环节有关循环结构的知识概念的学习。又

19、如，在“学习新技术”单元的人工智能体验，项目主题为“为*设计的智 能小屋”（其中“*”为智能小屋服务的主体），在明确主题以及设计需求后，落 实到驱动问题中，首先可以先探究一下人工智能这个词的含义智能小屋是为 哪一类主体设计的，他（她/它）的特点是什么？有哪些需求？何为“智能” ？ 什么是人工智能？等根据需求我们的智能小屋需要使用的技术有哪些，实现什么 功能？核心问题是提供智能小屋的解决方案，学生就需要先从问题入手，对问题 的关键词进行拆解、了解，对人工智能的概念、领域、应用及实现功能的具体技 术搜索、学习、了解、实践，最终实现提供解决方案。学生探索时是按照一系列 问题的指引学习相关的内容，并通

20、过对数据、技术、原理进行调查、对比后进行 组、整合，从而理解人工智能这个大的学科概念。（3）以“问题链”层层推进（高中）大部分教师在课堂教学伊始会通过问题驱动，激起兴趣，引发思考。但鉴于 高中知识结构体系的特点，一个问题往往不足以整堂课的教学目标达成。因此, 我们建议在高中阶段，将最终的教学目标分解成以“问题链”的形式予以呈现并 逐个攻破。“问题链”即两个或两个以上垂直梯度上产生的一系列问题。设计“问 题链”一方面能聚焦单元核心，避免教师课堂设问的无效化、随意化，另一方面 有利于引领后续的课堂实践探究活动。通过设置层次难度水平递增的“问题链”，引导学生深度思考，培养学生分 析、解决问题的能力。

21、在进行“问题链”设计时，要根据学生已有的知识经验, 由问题转化为任务。另外，还需综合考虑为“问题链”所创设的情境，使得问题 驱动和情境创设相辅相成，相得益彰，更好地引导学生在解决问题时灵活运用计 算思维方法自主找出各种关联的要素，培养学生独立思考和计算思维能力。教学案例：单字符凯撒加密算法实现多分支结构的算法设计本案例为策略一中“凯撒加密”单元项目教学的第三个子任务目标单字 符凯撒加密算法实现。本节课围绕“多分支结构”知识点出发，通过从虚拟学生 小达提出的问题入手，让同学们对程序进行试错，从发现问题，到分析问题，找 出原因，再到设计问题的解决方案，最后编程实现问题的解决，学生体验了新教 材中编

22、程解决问题的四个过程。将新授的知识点融入解决问题的过程中，学生历 经了从双分支结构，到多分支结构，再到优化多分支结构的三个阶段“问题链” 的层层推进，如图4-5所示。 为什么入个非大写字母，”03双分支结构“广程序输山结果异常？VHWr 如何修改03双分支结构.py”程序，可以2出结果正常？；1WMW亶） 是否可以修改“04多分支蛤构.py”程序.减少分支数,优化多分支结构？图今5单字符凯撒加密算法实现的“问题链”通过“问题链”的解决来落实新课程标准中的核心素养一一计算思维的发展 培养，突出了抽象与建模在算法设计中的重要地位与作用。详细的教学流程设计 如表4-5所示。表4-5单字符凯撒加密算法

23、实现教学流程设计教学环节教师活动学生活动设计意图课前准备下发本节课资料（学生学习单，流程图搭建 教具等）阅读资料课前预习情景导入通过虚拟学生与老师的对话，提出问题，分 析问题，找出原因0明确本节课的任务目标： 单字符的凯撒加密算法实现。（大小写字母 和无需加密字符）调试运行 试错程序 思考原因 回答问题回顾项目 巩固知识 明确目标活动一活动1-1:在上一节课已完成的算法流程图 的忠础上进行改进，尝试完成大写字母和无 需加密字符的凯撒加密算法设计。两个同学为一组，在白板上搭建出算法流程 图。教师巡视，指导学生，展示部分流程图。思考问题 搭建流程图 交流介绍运用已学知 识，尝试解 决问题。在 交流

24、过程 中，锻炼表 达能力。从学生搭建的流程图中，引出知识链接一一 一多分支结构。从3种情况的多分支结构特例，引出n种情 况的多分支结构，给予学生参考流程图，与 教材中的代码相呼应。多分支给构流程图多分支培构Python代码Y . 1Nif条件表达式1:土语句用丫-el if 条件表达式2：匕运k” 语句块21 *11-遇勾68I 中旬4 二 !_i clsc语句块n活动1-2:完成“04多分支结构.py”的 程序编写，运行调试并记录结果。强调：多分支结构代码的注意要点（缩进， 冒号等）教师巡视，指导学生，展示部分代码。聆听学习 编写程序 运行调试 记录结果 展示交流理解多分支 结构的执行 过程

25、，学会 多分支结构 Python代码 的编写，体 险编程解决 问题的过程 与方法。活动二任务2-1:在前一流程图的基础上继续改进 搭建，在实现大写字母和无需加密字符凯撒 加密的同时，能够实现小写字母的加密。两个同学为一组，在白板上搭建出算法流程 图。教师巡视，指导学生，展示部分流程图。思考问题 搭建流程图 交流介绍检验学生对 多分支结构 的理解与运 用。从学生搭建的流程图中，引出知识链接二一 一逻辑运算符。聆听学习 编写程序 运行调试 记录结果 展示交流通过展示交 流，相互学 习，亲历从 双分支结构 的两种情 况，到多分学的课程性质、课程理念与设计思路、核心素养与课程目标、课程内容、学业质 量

26、、课程实施几个方面进行了解释。计算思维是义务教育阶段信息科技课程核心 素养中的四个核心要素之一，它是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问 题解决过程中产生的一系列思维活动，具备计算思维素养的学生，能够对问题进 行抽象、分解、建模以及形成解决方案，尝试模拟、仿真、验证解决问题的过程， 反思、优化解决问题的方案，并将其迁移运用于解决其他问题。上海地区义务教育采用的是五四学制，小学阶段一至五年级涉及到的是前三 个学段，所涉及到的课程内容分别是：第一学段“信息交流与分享”“信息隐私 与安全”；第二学段“在线学习与生活”“数据与编码”；第三学段“身边的算法” “过程与控制”。其中，各个学段“计算思维

27、”的特征及能力目标如下：第一学段（1一2年级），喜欢发现问题，愿意用语言描述简单的问题，对于 给定的简单任务，能分析任务实施的主要步骤，并用图示的方式表示任务实施的 基本过程，在简单问题解决过程中，能够有意识地把问题划分为多个可解决的小 问题。第二学段（34年级），能够初步使用合适的数字设备解决简单的实际问题, 能将问题拆解为可处理的多个子问题，通过问题分解实现过程控制，并能认识到 不同方法对解决问题效率的影响。初步了解数据与信息的关联，能通过典型的应 用实例了解编码在信息社会的重要价值，能够根据具体应用场景，选择数字、文 字等符号编码表示简单的信息，了解编码长度与所包含信息量之间的关系，知道

28、 编码的目的是作为唯一标识、建立信息间的内在联系，以便计算机识别和准确管 理。第三学段（5年级），能结合生活和学习情境，用规划思维设计、解决问题， 能将较大的问题分解成若干个小问题，能分步分析与解决问题，并用自然语言、 流程图或思维导图等表达问题解决的路径和算法思路，使用顺序、分支、循环3 种方式简单描述实施过程，其复杂程度不超过单循环和一个条件语句的组合。通 过生活中的实例，认识到计算机的计算和数学的差异，体验算法的特征和效率, 知道解决同一问题可能会有多种方法，不同解决问题的方法会存在不同的效率, 学会根据实际情况，选择较为合理和有效的方法解决问题，能使用模块化程序设(四)策略三：支架搭建

29、，促进探究Python语言的常见逻辑运算符支结构的多 种情况，再 到同一计算 模型的合 并，减少分 支数，发展 学生的计算 思维。运算符描述实例not非not(a=b),如果a和b相等， 贝悌果假，否则结果为直and与a and b,只有当a和b都为真 时，结果才为真or或a or b,只要a和b中有一个 为宜时，结果就为百活动2-2:根据各组流程图，修改“04多分 支结构.py”，并调试记录结果。教师巡视，指导学生，展示部分代码。课堂小结从项目的阶段成果着手，首先回顾本节课的 全过程：发现问题分析原因解决问 翅；其次，在算法设计过程中历经了：双分 支结构多分支结构优化多分支结 构的三个阶段；

30、最后重点突出编程解决问题 的四个过程：抽象与建模设计算法一 编写程序调试运行思考总结 聆听巩固回顾整节课 的任务达 成，归纳概 括本节课的 算法设计过 程，提升学 生编程解决 问题的能 力。在我们的单元项目教学中，除了情境创设，问题驱动之外，支架搭建也是常 用的策略之一。成功的教学支架应该能激发学习者的学习动机，简化复杂的学习 任务，提出任务目标，标出学习的中心点，保持积极的情感，并具有示范和反馈。 教学支架应该保证教师在教学过程中的主导地位利学习者的主体地位，让师生、 生生站在同一起点上看待问题，提出见解。教学支架应该满足学习者对学习内容 的需求，并且能够及时评价学习者的学习成果，它能鼓励学

31、习者尝试新的知识和 技能，保证学习者超越现有的认知水平。教师应为学生提供必须要的项目支架，可以包含项目的背景资料r学习资源, 知识延伸等等内容。项目支架的设计，首先要确定项目的教学目标，依据教学目 标明确支架的结构与内容，尤其要针对教学重点与难点收集、整理、筛选合适的 资源。在具体的表述过程中，需要对此项目支架适用的章节单元，资源类型、名 称，目标有明确的描述。其次，项目支架的呈现要以科学和生动相结合的原则， 体现知识的科学性与严谨性，避免给学生带来误解与肤浅的理解。要以学生认识特点和理解水平相匹配，对内容进行加工，要通俗易懂、生动有趣，激发和保持 学生持久的兴趣和注意力，同时避免喧宾夺主。(

32、1)提供学案，助力学习学案根据学生的认知水平与知识经验，并以学生的“学”为出发点，把学习 目标、内容、要求和学习方法与探究方法等要素有机地融入到学习过程之中而编 写的一个引导和帮助学生自主学习、探究的方案。简言之，就是教师引导和帮助 学生自主学习和探究的方案。小学生的学习案一般由教师设计，由学习内容、学 习提示、学习过程、学习小结、学习评价等要素组成，并给学生的学习留出个性 空间。教学案例：以前我们在教授画图单元时候，一般课堂教学以10分钟教师讲，15分钟学生画，10分钟交流欣赏为基本过程，如果学生没有认真听，就会出现作品成功率 不高，或者教师在中间巡视中重复指导情况。而在教授轻松画花边这一课

33、时候，为了使学生可以自己绘制花边，通过自己学习，自己建构基本操作技能，我就设计了学案。从要绘制花边出发，然后 通过学案学习，自己完成解决方案，最后呈现创作作品。学案如下：学生用的学案中“学一学”，有这样的表述：介绍一个神奇的工具2 Q ,qJ e a2 Q ,qJ e a翻转/就转电).Ctrl+R拉伸/珏曲6).一.Ctrl+W反色d)Ctrl+I屋性6)Ctrl+E清除图像建)Ctrl+Sht+Ny不透明处理未命名-育因文件包)编码包)有者9 宝厦41蓟!色 钻助0)之后教师用问题的方法，引导学生进行尝试：试用翻转和旋转工具处理图案,如果你能做到，请在括号里，。1 .我会用水平翻转 （）2

34、 .我会用垂直翻转 （）3 .我会用90度旋转（）4 .我会用180度旋转（）5 .我会用270度旋转（）于是教室里学生按学习引导一一尝试，再也没有往日不知所措的学生，也没 有此起彼伏的重复性问题，期间也有学生提问，都是个性化的设想，与教材提供 的方法不一样的创意，在进入课堂交流环节时，所有的学生都达到了教材的要求, 半数学生进行了自主创作活动，一条条独具个性花边设计，让人赏心悦目，教师 与学生都体脸到了学习的快乐。（2）通过互动性强、形式多样的素材、技术工具搭建支架引入概念（初中）概念、原理都是对于知识不断抽象，只有理解了概念，才能实现对于知识的 真正理解与迁移，而从知识-主题-概念理解的过

35、程，也是分析、抽象、模式化的 过程，这一过程亦是计算思维形成的过程教师可以根据项目的情境、项目的流程、学生先前的经验、学习情况、可接 受程度，围绕其直观背景来合理构建相关素材形成学习支架，构建的过程结合概 念本身的特点，通过提供不同类型的素材、工具帮助学生抽象知识、理解概念。 常见的工具有可视化思维工具、音视频素材、智能硬件等。教学案例：在学习和生活中，学生接触了大量的算法的实例，而且在不同场合都已经不 自觉地“实际使用”，通过身边“菜谱”“乐谱”的事例引入算法概念，从具体的 演奏音乐或烹调美食中抽象出算法的概念并认识其特点；再依据算法的概念和特 点来设计一个具体的算法，进一步深化对概念的认知

36、。王荣良.中小学计算教育教育实践M.上海:上海科技教育出版社2019:23-39在这一部分的引入环节中，可以通过游戏的形式来激发学生的学习兴趣。教 师准备七巧板的道具，请2个同学为一组完成游戏，一人蒙眼，一人看着题面用 语言描述需要用七巧板中的哪些模块、放在什么位置、各个模块之间的位置关系， 以达到在最短的时间内完成游戏的目的。在接触游戏的初始阶段，学生要先了解游戏规则，抽象需要完成游戏的过程, 讨论完成游戏的方法。在玩游戏的过程中，蒙眼的同学其实是一个类似机器人的 角色，通过“传感器”耳朵接收指令，大脑进行计算、处理，并依据指令“输出” 摆放七巧板模块。学生也可以小结玩游戏的技巧、优化方法和

37、策略，从而达到快 速完成游戏的目的。在算法的引入阶段用角色扮演类、互动性强、可拓展的游戏，既能让学生快 速理解算法的概念，也能区分并理解算法设计、算法执行的对象以及算法需要优 化的目的。学生在游戏中抽象规则、设计步骤、执行检验算法并通过反馈进行优 化的体验过程，是从具体游戏到抽象概念的过程，也是计算思维形成的过程。初中阶段学生正处在逐渐从具体的形象思维向抽象思维进阶的过程叱对于 相关概念的理解，教师可以和学生一起观察记录客观事实以及呈现出的现象，通 过比较、推理、演绎抽象为主题，最终理解抽象的概念。如：在单元“信息技术 基础知识”中的“计算机系统的组成”，这一部分知识点多而琐碎，可以通过主 题

38、活动：”计算机推销员”，在进行营销上岗之前需要了解什么？先要了解你营销 的商品，因此先要从外观上认识计算机及其外设配件，也认识这些硬件实物及其 功能，知道这些部件直接的物理连接，最后以思维导图、销售海报等多种形式呈 现出来。学生在经历整个活动后，将所有事实性的知识点进行重新建构整合，就 能够相对清楚地理解这些专有名词、参数与真实的计算机硬件之间的联系，帮助 学生掌握“计算机硬件”这个核心知识。利用可视化工具的方式搭建学习支架培 养学生的计算思维。（3）自制教具与速查手册（高中）林崇德.发展心理学第三版M.北京:人民教育出版社20185360-377众所周知在设计算法阶段，流程图是展现学生思维的

39、最佳工具，但流程图往 往受限于绘制时间长、修改难、展示不便等缺陷，没有发挥出其应有的效果。因 此，在“凯撒加密”的单元项目中，教师采用了支架搭建的教学策略，自制了流 程图绘制教具，在一定程度上可以改善上述的缺陷。流程图绘制教具，由磁性白 板，磁条，空白流程图、内容已给定的流程图（供学生选择，根据每一节的教学 内容作相应地调整）以及部分固定流程图等组成，让学生在白板上可以根据自己 的思维，迅速做出调整，准确高效地描述出自己设计的算法。既避免了徒手绘制 的不便，又直观形象地呈现了学生的思维，同时还提高了课堂效率，让学生更专 注于去分析问题，把问题抽象化、模型化，设计计算模型，最终通过算法与程序 来

40、解决问题。支架的设计，首先要服务于教学目标，重点解决教学过程中产生的 问题。在已迈入人工智能时代的当下，虽然流程图绘制教具看上去有些跟不上时 代了，但其达到的教学效果确实显著的。在2021学年黄浦区中小学教师教学评 选活动中，得到了专家评委的一致认可和好评。其次，项目指南与支架的呈现要以科学和生动相结合的原则，体现知识的科 学性与严谨性，避免给学生带来误解与肤浅的理解。要以学生认识特点和理解水 平相匹配，对内容进行加工，要通俗易懂、生动有趣，激发和保持学生持久的兴 趣和注意力，同时避免喧宾夺主。在案例Rescue Line一开源硬件项目设计中，采用了情境创设策略的 同时，也使用支架搭建的教学策

41、略。为避免过多底层编程和细节，使学生能够迅 速便捷地写出对小车的控制程序，教师编写了基于此小车的底层库BaseControl, 如图4-6所示。其中包含一些基本方法如表4-6所示，学生只需在Arduino IDE 中调用这些基本方法即可。指南与支架不应是知识点的“游乐场”，而是各种案 例和资料的聚集地。要体现出因时制宜、因生制宜、内容丰富、可被学生理解接 受的特点。通过在指南与支架中预设相关内容，关注在学习过程中学生的思维是 否被调动，是否在预设的问题域中探索，使教师可以有效地引导学生对问题进行 抽象与建模，为培养计算思维能力迈出重要的一步。class BaseControl（public:f

42、 loat right co; 左右电机逮度不匹配的淘float gear;一个电机速度的缩放参数int控莪左笑电机正反转的两彳2小勘出案口int松氏处八、控制右侧电机正反转的两个色帆蛤出卡口 int distConvert(int nur);void moveMotor(int motor,int dir,int speedN);void moveMotorOne(int * motor,int dir,int speedN);void mover(int speedN);void moveBF(int speedN);void rotateL(int speedN);void rotate

43、R(int speedH);void stopMotor();void brake(int tine);void motorrun(int left_speed, int right_speed);void motorrunB(int left.speed, int right.speed);void back(int time);void one.$tep(int i);void one_step2(int i,int speedN);图4-6 智能小车底层BaseControl库(部分)表4-6 RCJRescue Line函数手册（部分）函数名参数参数范围作用stopMotor()无停车

44、motorrun(x, y)x:左轮速度y：右轮速度-255 至 255前进或后退one_step(x)X：时间X：单位毫秒直线前进x亳秒rotateL(x)X：左转速度-255 至 255原地左转rotateR(x)X：右转速度-255 至 255原地右转back(x)X：时间X：单位毫秒直线倒车（五）策略四：迁移运用，发展思维众所周知，学习的最终目标并不是将知识经验存储于头脑中，而是要应用与 各种不同的实际情境中，解决现实中的各种问题。要达成这一目标，可以采用迁 移运用的策略。具体的说就是把习得的某一知识或技能的，能够顺利地运用到与 和这一种知识或技能相类似的其他领域中，从而产生连贯性的长

45、期效果。如“温 故而知新”“举一反三”“闻一知十”“触类旁通”“由此及彼”等等。知识技能的迁移运用是一个复杂的认识过程，受制于许多因素，自动发生的 可能性较低。如何使迁移运用策略卓有成效地在课堂中展开呢？有研究表明，只 有当学习者感到学习内容与其已有的认识有一定的冲突或空缺，要完成这样的学 习任务既不会轻而易举，也不会高不可攀，进而有了填补空白，平息冲突的想法， 才能使迁移运用策略达到事半功倍的效果。因此，在教学中教师可以选择难度适 当的任务，在学生遇到困难是给予支持和积极反馈，并将所教内容与学生的生活 和经验想联系，给学生分配或允许学生自己选择学习任务，增加学生对学习的价 值感和兴趣。使学生

46、能主动关联先前的学习经验与当前的学习内容，主动整合不 同学科所学内容，主动运用课堂所学于社会实践之中，以致于问题的解决，发展 的思维，能力的提升。（1）利用已学知识迁移（小学）知识迁移能力是将所学知识应用到新的情境，解决新问题时所体现出的一种 素质和能力。包含对新情境的感知和处理能力、旧知识与新情境的链接能力、对 新问题的认知和解决能力等层次。形成知识的广泛迁移能力可以避免对知识的死 记硬背,实现知识点之间的贯通理解和转换,有利于认识事件的本质和规律,构建 知识结构网络，提高解决问题的灵活性和有效性。根据桑代克的有关理论:两种学 习之间要产生迁移,关键在于发现它们之间的一致性和相似性。教学案例

47、：例如我们在进行数字化作品规划单元时候用到了 PowerPoint。我们在这之前 已经带领孩子学习了 Word软件操作。有了 Word软件的学习作为铺垫，我们可引 导学生观察比较它们的异同点，并带领学生进行归纳总结，学生很容易发现它们有 8个相同的菜单，但它们菜单下的子菜单并不完全相同。同时Word中多了一个表 格菜单，可以绘制表格，而PowerPoint中多了 一个幻灯片放映菜单，可对幻灯片进行 设置，这样不仅可以达到巩固旧知识的目的，还可以通过知识的迁移变陌生为熟悉, 有利于克服学生的畏难情绪，增强学生学习的自信心，提高教学效率。（2）通过案例引导剖析实现迁移（初中）现实世界的学习是一个连续的、周期较长、螺旋发展的终生学习。通过学习 能在应对各种不同的实际情境，解决现实中的各种问题。“人类对其所学的东西 不仅要能重复应用，而且还要能触类旁通、推广类化、以利学习更多的东西。” 因此学习迁移非常重要，大部分的问题解决是通过迁移来实现的，迁移也是学生 进行问题解决的一种具体体现。教师可以采用在资源中提供相关的