计算思维和计算思维教学法

基于项目式学习的计算思维培养模式

（1）任务导入和学生分组

• 任务导入。任务导入主要对应课堂导入部分，学生根据老师创设的任务情境来明确本节课的所要完成的任务。
  
• 配对编程小组。在配对编程（结对编程）小组组建方面，需要向学生说明小组人员如何组建以及小组如何分工协作的问题。在编程教育中，结对编程(PP)是一种协作式编程学习活动，它可以被描述为两个程序员在一台计算机上并肩工作，在相同的设计、算法、代码或测试上合作。在编程的过程中，一个程序员是代码的驱动者，即驾驶员，主要负责用电脑输入代码。另一个程序员是代码评审的观察者，即领航员，主要负责观察驾驶员的工作，并通过指出错误或提供解决问题的想法来提供支持。驾驶员和观察者的角色会周期性地在两者之间切换。两者都是平等的，在任何时候都是过程的积极参与者，并且完全共享工作产品的所有权。

（2）抽象分解、模式识别

• 此阶段需要帮助学生理清程序中所需要的角色和背景，从而将程序分解和抽象为具有独立功能的程序单元，以便于后续对每个程序单元进行一一的功能实现。接着，需要对每个角色的功能以及角色之间的相互关系进行分析和总结，以发现其中的规律。可通过使用思维导图绘制角色行为设计图来完成项目总体设计。在教学初始阶段，可以让学生熟悉思维导图的规范画法，主要通过让学生填写支架式（填充式）思维导图。当学生已经具备一定的思维导图绘制方法，可以让学生独立绘制思维导图（自构式）。

（3）算法设计

• 在算法设计阶段，通过绘制流程图的方式可以帮助学生理清程序的执行步骤，从而帮助学生进行后续的程序开发。与思维导图类似，在教学初始阶段，可以让学生熟悉流程图的规范画法，主要通过让学生填写支架式（填充式）流程图。当学生已经具备一定的路程图绘制方法，可以让学生独立绘制流程图（自构式）。

（4）自动化

• 设计程序界面。学生主要对程序中的背景和角色进行设计规划，如果教师已提供素材，学生可直接将素材导入编程软件中进行布局即可，如果没有提供素材，需要学生根据自己的设想，去自行搜索素材或运用编程软件绘制所需要的角色。
  
• 程序积木搭建。结合绘制的思维导图和流程图，对程序中涉及程序功能的角色进行一一编码。

（5）调试

• 实现程序的正常运行。针对编程较少以及小学低年级学生，主要达到让学生将算法设计部分的流程图进行程序实现，并能让程序正常运行即可。
  
• 实现程序正常运行的同时能够对算法和程序进行优化。对于有一定编程经验以及小学高年级学生，在让学生基于算法设计阶段流程图实现程序开发和保证程序正常运行的同时，可以让学生对算法和程序进行优化，增加一些程序功能，使算法和程序更有难度。