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【摘 要】通过学习编程来培养小学生的计算思维已经越来越受到重视。笔者结合GoC编程工具的特点，以计算思维形成一般过程中的分解问题、模式识别、抽象概括、算法设计等四要素为导向，将计算思维培养融入任务驱动式教学中。本文以粤教B版六年级下册信息技术第5课“筑长城”为例，阐述如何对小学GoC编程绘图教学任务进行优化设计，把教学任务分解成让学生容易理解的子任务，层层迭代上升，从而优化小学生的学习体验，提升小学生的计算思维能力。
【关键词】计算思维;任务驱动教学;小学生;GoC编程画图
任务驱动式教学是一种建立在建构主义学习理论和教学理论基础上，教师引导学生提出任务，学生以任务为导向，自主探究学习的教学方法。任务驱动式教学法是小学信息技术课中最常用的教学方法之一。任务驱动式教学法的核心内容有：任务完成的主体是学生，知识和技能蕴含在一个个具体任务中，学生们通过分析、实践等完成任务，从而实现知识建构。
计算思维是学生信息技术学科的核心素养之一，是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。目前学习计算机编程是培养学生计算思维的主要途径。但在小学信息技术课的教学实践中，往往存在关注编程工具的具体功能使用，缺乏计算思维渗透的方法;关注编程任务分析，缺乏指导学生建模的方法，从而弱化了计算思维训练和创新能力的培养。
任务驱动教学方案设计
计算思维包含四个核心要素，分别是分解问题、模式识别、抽象概括和算法设计。将计算思维的核心要素落实到具体的小学编程教学中，需要对任务驱动式教学进行计算思维“要素化”的设计。下面就以粤教B版六年级下册信息技术第5课“筑长城”为例，运用GoC编程工具实现融入计算思维培养的任务驱动教学设计方案。教学对象是小学六年级的学生，这些学生之前已学过Scratch和诺宝编程，有一定编写程序的知识基础，具备一定的信息素养。
1.分解问题
将一个复杂的问题转化成若干个子问题，可以降低解决问题的复杂度，使问题得到简化，从而达到解决问题的目的。分解问题的核心就是将数据、流程或问题分解为更小且易于处理的几个部分。如图1所示的四个绘制图形任务中，引导学生对图形由易到难地进行观察，发现图形生成的规律，帮助学生根据任务由简单到复杂进行推理和分析。
任务一图形分解成6个一样的“几”;任务二图形分解成7个一样的“小山丘”;任务三图形分解成6个大小一样的正三角形;任务四图形分解成12个大小一样的五角星。可以看出，任务一到任务四分解出来的图形复杂度是层层递进的，只要先绘制出这些分解出来的最小基本图形，就可以通过程序指令生成相应的复杂图形。
2.模式识别
模式识别是指对表征事物或现象的各种形式（数值、文字和逻辑关系）的信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程。观察任务一到任务四的图形代码（图2），每个任务都用到了循环模式，循环体里都是被分解出来的最简单图形代码;被分解出来的基本图形代码从任务一到任务四出现了从简单到复杂的趋势。
如任务一旋转的角度是90度，最后RT（180）是让笔的方向回到初始角度，容易理解;任务二图形下面加一条辅助直线，每个小山丘是一个等边三角形，每个内角是60度，外角是120度，就能理解程序开始是RT（30），到了顶点用RT（120），最后回到初始方向为LT（150）;任务三图形在任务二的基础上知道画三角形外角是RT（120），緊接着让画笔前进到画下一个三角形的起点，并初始到合适的角度;任务四图形在前三个任务的基础上寻找规律，获得正N边形外角的公式360/N，从而得出旋转角度是144度，前进到起点，画笔方向转到合适方向。由易到难，形成任务驱动的效果。
3.抽象概括
抽象是指抽取客观事物的一般的、本质的属性的思维方法;概括是指把抽象出来的个别事物的本质属性连接起来，推及其他同类事物，从而归结全类事物的共性的思维方法。抽象概括是指从具体的具有共性的事物中揭示其本质意义的两种思维活动。
通过对四个图形任务的代码模式识别，可以抽象概括出：（1）复杂图形分解成基本图形，基本图形作为循环体，用循环模式解决问题，从而概括出了复杂问题简单化、简单问题自动化的思维模式原理。（2）理解初始化概念，在画出第一个基本图形后，都要确定好画下一个图形的初始位置和方向，这是解决问题的一个关键初始规律。（3）通过画正三角形旋转120度、画正六边形旋转60度、画正12边形旋转30度……抽象出画正N边形外角旋转的角度公式为360/N。任务驱动，迭代上升，抽象概况能力得到提升。
4.算法设计
算法设计代表着采用系统的方法描述解决问题的策略。算法既可以用文字描述，也可以用流程图进行描述。根据平时教学实践，学生操作任务一时，往往会用到顺序算法，教师可提出如果画1000个“长城”基本图形怎么办呢，引出循环算法，修改变量，具体要画多少个循环的基本图形就设置循环多少次，由计算机自动执行，理解自动化思维概念;任务三和任务四还可以引出循环的嵌套算法，初步体会模块化抽象。任务驱动，通过一个个由简单到复杂的任务构造，不断优化算法，提升算法思维。
任务驱动教学的实施与反思
“筑长城”这节课是在学生学习了上一节课变量定义和赋值及运算符的使用基础上，结合计算思维的四个核心要素，让学生找规律，探索循环的秘密，要求学生会用for语句重复多次操作，同时掌握正多边形旋转角度的计算方法，灵活运用循环体中旋转角度的命令改变图形的形状绘制创意图形。因此，在本节课的教学过程中，教师采用基于任务驱动的教学方法，利用设计好的四个任务引导学生由易到难地学习通过GoC编程绘制不同的图形，让学生体验到信息技术课堂中学习的建构性特征，帮助学生形成计算思维。在这个过程中，学生体会到用GoC编程的乐趣，充分调动学生的学习兴趣，激发学生的创造性思维。
培养小学生的计算思维就是培养学生发现和洞察事物背后规律及其相互联系的能力，就是培养学生对问题进行解构并且会归纳总结的能力，就是培养学生建构模型并寻找易被计算机解决的方案的能力，这样就能够让学生面对未知、模糊、复杂或开放的问题，知道从哪里开始、知道如何系统分析、知道用计算机解决问题的方法和步骤，提升学生解决问题的能力和自信心。因此，就信息技术课堂教学而言，培养学生的计算思维，就是教师要帮助学生搭建现实与用“计算机解决”之间的桥梁。
计算思维的培养是希望学生像专家那样去思考利用信息技术解决问题的方法与过程。因而融入计算思维培养的任务驱动式教学不能局限于程序设计本身，还应体现在各种内容的学习中，根据学生的自身问题开展教学，根据学情和问题分析设计任务，使教学更有效地激发与培养学生计算思维能力，引导学生理解与掌握利用信息技术解决问题的学科方法，从而提高解决问题的能力，发展学科素养。
参考文献
任友群，黄荣怀. 普通高中信息技术课程标准解读[M]. 北京：高等教育出版社，2018.
Google. computational thinking course[EB/OL]. https：//computationalthinking course.withgoogle. com/course？ use_last_location =true. 2018-01-04.
王荣良. 中小学计算思维教育实践[M]. 上海：上海科技教育出版社，2019.
巴军. 搭建现实与“用计算机解决”之间的桥梁——浅谈信息技术课堂教学中计算思维能力的培养[J]. 中小学信息技术教育，2020 （11）.
武蓬蓬. 计算思维素养下程序设计项目式教学探索与实践[J]. 中小学信息技术教育，2021 （Z1）.
【关键词】计算思维;任务驱动教学;小学生;GoC编程画图
任务驱动式教学是一种建立在建构主义学习理论和教学理论基础上，教师引导学生提出任务，学生以任务为导向，自主探究学习的教学方法。任务驱动式教学法是小学信息技术课中最常用的教学方法之一。任务驱动式教学法的核心内容有：任务完成的主体是学生，知识和技能蕴含在一个个具体任务中，学生们通过分析、实践等完成任务，从而实现知识建构。
计算思维是学生信息技术学科的核心素养之一，是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。目前学习计算机编程是培养学生计算思维的主要途径。但在小学信息技术课的教学实践中，往往存在关注编程工具的具体功能使用，缺乏计算思维渗透的方法;关注编程任务分析，缺乏指导学生建模的方法，从而弱化了计算思维训练和创新能力的培养。
任务驱动教学方案设计
计算思维包含四个核心要素，分别是分解问题、模式识别、抽象概括和算法设计。将计算思维的核心要素落实到具体的小学编程教学中，需要对任务驱动式教学进行计算思维“要素化”的设计。下面就以粤教B版六年级下册信息技术第5课“筑长城”为例，运用GoC编程工具实现融入计算思维培养的任务驱动教学设计方案。教学对象是小学六年级的学生，这些学生之前已学过Scratch和诺宝编程，有一定编写程序的知识基础，具备一定的信息素养。
1.分解问题
将一个复杂的问题转化成若干个子问题，可以降低解决问题的复杂度，使问题得到简化，从而达到解决问题的目的。分解问题的核心就是将数据、流程或问题分解为更小且易于处理的几个部分。如图1所示的四个绘制图形任务中，引导学生对图形由易到难地进行观察，发现图形生成的规律，帮助学生根据任务由简单到复杂进行推理和分析。
任务一图形分解成6个一样的“几”;任务二图形分解成7个一样的“小山丘”;任务三图形分解成6个大小一样的正三角形;任务四图形分解成12个大小一样的五角星。可以看出，任务一到任务四分解出来的图形复杂度是层层递进的，只要先绘制出这些分解出来的最小基本图形，就可以通过程序指令生成相应的复杂图形。
2.模式识别
模式识别是指对表征事物或现象的各种形式（数值、文字和逻辑关系）的信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程。观察任务一到任务四的图形代码（图2），每个任务都用到了循环模式，循环体里都是被分解出来的最简单图形代码;被分解出来的基本图形代码从任务一到任务四出现了从简单到复杂的趋势。
如任务一旋转的角度是90度，最后RT（180）是让笔的方向回到初始角度，容易理解;任务二图形下面加一条辅助直线，每个小山丘是一个等边三角形，每个内角是60度，外角是120度，就能理解程序开始是RT（30），到了顶点用RT（120），最后回到初始方向为LT（150）;任务三图形在任务二的基础上知道画三角形外角是RT（120），緊接着让画笔前进到画下一个三角形的起点，并初始到合适的角度;任务四图形在前三个任务的基础上寻找规律，获得正N边形外角的公式360/N，从而得出旋转角度是144度，前进到起点，画笔方向转到合适方向。由易到难，形成任务驱动的效果。
3.抽象概括
抽象是指抽取客观事物的一般的、本质的属性的思维方法;概括是指把抽象出来的个别事物的本质属性连接起来，推及其他同类事物，从而归结全类事物的共性的思维方法。抽象概括是指从具体的具有共性的事物中揭示其本质意义的两种思维活动。
通过对四个图形任务的代码模式识别，可以抽象概括出：（1）复杂图形分解成基本图形，基本图形作为循环体，用循环模式解决问题，从而概括出了复杂问题简单化、简单问题自动化的思维模式原理。（2）理解初始化概念，在画出第一个基本图形后，都要确定好画下一个图形的初始位置和方向，这是解决问题的一个关键初始规律。（3）通过画正三角形旋转120度、画正六边形旋转60度、画正12边形旋转30度……抽象出画正N边形外角旋转的角度公式为360/N。任务驱动，迭代上升，抽象概况能力得到提升。
4.算法设计
算法设计代表着采用系统的方法描述解决问题的策略。算法既可以用文字描述，也可以用流程图进行描述。根据平时教学实践，学生操作任务一时，往往会用到顺序算法，教师可提出如果画1000个“长城”基本图形怎么办呢，引出循环算法，修改变量，具体要画多少个循环的基本图形就设置循环多少次，由计算机自动执行，理解自动化思维概念;任务三和任务四还可以引出循环的嵌套算法，初步体会模块化抽象。任务驱动，通过一个个由简单到复杂的任务构造，不断优化算法，提升算法思维。
任务驱动教学的实施与反思
“筑长城”这节课是在学生学习了上一节课变量定义和赋值及运算符的使用基础上，结合计算思维的四个核心要素，让学生找规律，探索循环的秘密，要求学生会用for语句重复多次操作，同时掌握正多边形旋转角度的计算方法，灵活运用循环体中旋转角度的命令改变图形的形状绘制创意图形。因此，在本节课的教学过程中，教师采用基于任务驱动的教学方法，利用设计好的四个任务引导学生由易到难地学习通过GoC编程绘制不同的图形，让学生体验到信息技术课堂中学习的建构性特征，帮助学生形成计算思维。在这个过程中，学生体会到用GoC编程的乐趣，充分调动学生的学习兴趣，激发学生的创造性思维。
培养小学生的计算思维就是培养学生发现和洞察事物背后规律及其相互联系的能力，就是培养学生对问题进行解构并且会归纳总结的能力，就是培养学生建构模型并寻找易被计算机解决的方案的能力，这样就能够让学生面对未知、模糊、复杂或开放的问题，知道从哪里开始、知道如何系统分析、知道用计算机解决问题的方法和步骤，提升学生解决问题的能力和自信心。因此，就信息技术课堂教学而言，培养学生的计算思维，就是教师要帮助学生搭建现实与用“计算机解决”之间的桥梁。
计算思维的培养是希望学生像专家那样去思考利用信息技术解决问题的方法与过程。因而融入计算思维培养的任务驱动式教学不能局限于程序设计本身，还应体现在各种内容的学习中，根据学生的自身问题开展教学，根据学情和问题分析设计任务，使教学更有效地激发与培养学生计算思维能力，引导学生理解与掌握利用信息技术解决问题的学科方法，从而提高解决问题的能力，发展学科素养。
参考文献
任友群，黄荣怀. 普通高中信息技术课程标准解读[M]. 北京：高等教育出版社，2018.
Google. computational thinking course[EB/OL]. https：//computationalthinking course.withgoogle. com/course？ use_last_location =true. 2018-01-04.
王荣良. 中小学计算思维教育实践[M]. 上海：上海科技教育出版社，2019.
巴军. 搭建现实与“用计算机解决”之间的桥梁——浅谈信息技术课堂教学中计算思维能力的培养[J]. 中小学信息技术教育，2020 （11）.
武蓬蓬. 计算思维素养下程序设计项目式教学探索与实践[J]. 中小学信息技术教育，2021 （Z1）.