朱麗花

（西北大學附屬中學，陜西 西安 710062）

1 引言

新課標建立了信息技術“學科大概念”體系，即數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)與信息社會。很多教師受“軟件使用”思想的影響，在教學中重操作、輕概念，造成學生對概念含糊不清，一知半解。一般概念之間是有聯(lián)系的，可以利用計算思維中的結構化特征，將零散的概念收攏起來，讓繁復的問題簡化，透過現(xiàn)象看事物的本質(zhì)。

本文提出，在概念類教學中，體現(xiàn)計算思維的核心是“通過判斷、分析與綜合各種信息資源，提取關鍵特征，建立結構化思想的知識體系，并能夠遷移到解決實際問題當中”。

2 “概念類”的界定

“概念類”主要是指有關信息與信息技術、信息的獲取、信息的鑒別與評價及信息安全等相關的教學內(nèi)容。在修訂后的新課標中，這部分內(nèi)容涵蓋了必修課程中的“信息系統(tǒng)與社會”和選修課程的“網(wǎng)絡基礎”、“智能系統(tǒng)”等。

引導學生學習信息技術的基本知識與技術，感悟信息技術學科方法與學科思想。發(fā)展學生的計算思維，增強他們的信息社會責任，實現(xiàn)信息技術知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的統(tǒng)一[1]。

3 “概念類”的教學現(xiàn)狀

受“軟件使用”思想的影響，在教學中重操作、輕概念。有些教師僅僅把信息技術學科概念看作一個名詞而已，要求學生死記硬背。不少教師在信息與信息技術、計算機原理、網(wǎng)絡等基礎概念的教學中忽視了概念之間的聯(lián)系，只注重表面、淺層次的零散知識介紹，而沒有及時完善概念體系的建立。造成學生對概念含糊不清，一知半解，不能很好地理解和運用“計算機科學領域的思想、原理和方法”，因此，缺少利用計算思維解決問題的理論知識，嚴重影響學生的遷移能力和解決實際問題的能力。

4 “概念類”教學對課程的作用，對計算思維的影響

圖1是大腦記憶的簡易模型，工作記憶是把人的本能記憶，進行加工，比如對無意義的數(shù)字進行聯(lián)想，或找到規(guī)律進行組合。工作記憶的聯(lián)想或組合，會涉及到你過去長期記憶里學習到的知識和經(jīng)驗等東西，比如符號、定理、概念，甚至畫面等。使內(nèi)容與舊有知識產(chǎn)生掛鉤，由舊有知識給予新知識“意義”，則知識內(nèi)容較容易被置于長期記憶中。

圖1 大腦記憶簡易模型

根據(jù)記憶的原理，我們很容易發(fā)現(xiàn)，概念類知識是多么的重要，它是研究事物屬性、進行高級思維、構建知識結構、知識遷移的基礎。教給學生知識的基本結構，不僅能懂得基本概念和原理，還使得知識更容易理解，有利于知識、技能、方法得到廣泛遷移。突出概念類教學，強化知識性與科學性，形成專業(yè)、系統(tǒng)的“計算機科學”知識結構和學科思想，使“課程”成為真正的課程。

任何一門學科都有其核心思想，計算機科學的核心思想就是計算思維。它蘊含著整個學科理論體系的世界觀與方法論，是整個學科研究經(jīng)驗的高度凝練與概括。計算思維也是高中信息技術學科核心素養(yǎng)的組成要素之一。

學習具有四個階段：知識，理解，意識，悟性[2]。在日常教學中，我們首先應該從最基本的概念出發(fā)，構建整個學科理論系統(tǒng)。然后讓學生理解，理論從何而來，向何而去。最后做到融會貫通，形成意識，這也就培養(yǎng)了學生的計算思維。我們只有先學好了概念，才能借助對概念的共識性理解，才能把知識遷移到更為普遍的領域。

5 在概念類教學中體現(xiàn)計算思維的思考

一般概念之間是有聯(lián)系的，可以利用計算思維中的結構化特征。利用學習者已有概念組成“概念地圖”，把新概念置于其中，在這樣的“地圖”中，概念與概念間的結構化關系得以明確顯露，概念被賦予了更多的含義，有利于學習者通過已知概念來掌握新概念[3]。

結構化思想的本質(zhì)就是邏輯，它是將零散的思想、靈感、知識、信息、數(shù)據(jù)，還有其它種種用一種框架收攏起來，這樣讓繁復的問題簡化，并獲得一種分析的方法，甚至是量化的工具，使我們可以透過現(xiàn)象看事物的本質(zhì)[4]。長期進行結構化思想訓練，可以提高我們系統(tǒng)分析問題以及統(tǒng)籌規(guī)劃工作的能力，使我們的思維及表達更加縝密、靈活和有條理。

在概念類教學中，體現(xiàn)計算思維的核心是“通過判斷、分析與綜合各種信息資源，提取關鍵特征，建立結構化思想的知識體系，并能夠遷移到解決實際問題當中”[5]。

設計出有情景、有意義、有價值的問題，指導學生以計算思維的方式進行深入思考，幫助他們在分析問題和解決問題的過程中形成計算思維意識，提升計算思維能力，是“概念類”教學的基本模式。

例如，在“信息的基本特征”教學中，教師經(jīng)常使用一些諺語或顯而易見的例子，讓學生探討它們具有信息的哪個特征。這種案例只能訓練學生對概念的基本認識，缺少深層次的思維過程。

其實，一條信息所表現(xiàn)的信息特征并不是單一的，而是多個特征的組合，尤其應該重視信息效果，它是通過這些特征的共同作用來實現(xiàn)。例如，在廣告與實物的差異案例中，就需要深層次了解信息與信息特征，分析廣告商運用哪些信息特征來引導消費者，這些特征對廣告效果起到了什么作用。廣告商的這種行為是否構成商業(yè)欺詐，違反了《廣告法》等。因此，需要從復雜信息中梳理、分解出不同的特征成分，分析它們在信息中的表現(xiàn)形式和作用大小，以便正確理解、鑒別、評價和運用信息。這樣才能夠真正為學生創(chuàng)設思維活動的空間。

再比如，在“網(wǎng)絡信息資源的獲取”教學中，教師強調(diào)最多的是使用搜索引擎的技巧，對搜索引擎的概念及工作原理卻涉及甚少。這就容易造成教師教的都會，碰到復雜實際問題，需要分析、需要知識遷移時都不會。

在實際應用中，我們所掌握的信息往往比較模糊而含混，不完整、不準確、不清晰、不具體，需要在有限條件下對信息進行觀察、分析和推斷，提取關鍵特征，利用關鍵特征構造搜索關鍵詞。

在提取關鍵特征時，需要運用知識、經(jīng)驗和閱歷，細心觀察，找出重點，廣泛聯(lián)想，合理推斷，并且要不斷嘗試，反復驗證，通過綜合分析，構造出準確的搜索關鍵詞。這個過程，其實就是計算思維的培養(yǎng)和能力訓練。因此，需要在教學中改變教學內(nèi)容和教學方法，通過解決復雜問題來達到培養(yǎng)計算思維的目的。

6 以培養(yǎng)計算思維為導向的教學案例

【案例】張女士夫婦孩子正在上大學，為改善自己的居住條件，想在某樓盤買一套房子。售樓員向他們推薦了八號樓，推薦理由如下：

“八號樓處在小區(qū)最好的位置，可縱觀小區(qū)內(nèi)外景色，距一所中學僅步行5分鐘的距離，孩子上學很方便。這棟樓非常搶手，原先預留了8套房中有6套已被售出，在僅剩2套房中，已經(jīng)有一套被其他客戶看中，馬上要簽訂購房合同。這套房還贈送陽臺面積?！边@棟樓均價為10500元/m2，其他樓有9500元/m2、8500元/m2。

請分析售樓員運用了哪些信息特征，作為自己的銷售策略。根據(jù)信息的相關知識，理性分析這些信息幫助張女士決策。

這個題目中主要體現(xiàn)計算思維的問題界定、簡約、提取關鍵特征、信息結構化、數(shù)字化。

解題思路與步驟：

在進行決策時，首先需要從復雜信息中梳理、分解出不同的特征成分，接著分析它們在信息中的表現(xiàn)形式和作用大小，最后為我們提供正確、合理的決策依據(jù)。依照計算思維，可以按照下面步驟進行：

(1)問題界定、簡約、提取關鍵特征：對問題進行界定、梳理、分解出不同的信息特征。

(2)結構化：使用圖表的形式，建立結構化內(nèi)容體系。

(3)數(shù)字化：在進行決策時，需要考慮的內(nèi)容很多。當面臨多個項目選擇，同時又有許多因素需要綜合考慮的情形時，可以使用決策矩陣分析。決策矩陣分析原理是把人腦的模糊思維數(shù)字化。決策矩陣分析通常需要三個步驟：列出所有的選擇項，確定影響因素及其權重，最后將每項評分和權重相乘做出最終分析。

圖2 買房子問題結構化

在進行決策時，有樓房位置、價格和學校、醫(yī)院等配套設施幾個關鍵因素要考慮，因此，可以采用決策矩陣分析，將多個決策因素建立起數(shù)學模型，計算并分析其結果。

假設有三個變量分別是：w=樓房位置，p=價格，s=配套設施。每一個變量的值為1或者2，代表該樓盤中這個變量的程度，1為差，2為佳。決策時，需要參考這三個變量，三個變量的側(cè)重度，通過權重來調(diào)整，越是重要的因素相對權重越高。權重范圍為1-3。如表1所示。

表1 某位被調(diào)查者填寫的決策矩陣數(shù)值表

(4)計算各因素的量化值和綜合得分：將收集到的調(diào)查數(shù)據(jù)錄入Excel表格，利用自定義公式和求和函數(shù)進行計算，如表2所示。

表2 某位被調(diào)查者填寫的數(shù)據(jù)表及計算結果

其中，每個因素得分=權重*樓盤分數(shù)

綜合得分=每個因素得分之和

最終，我們根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果，選出最佳樓盤。決策矩陣是運用計算思維，將人的觀點和態(tài)度用數(shù)學方式來表達，以適宜計算機自動處理。

計算思維不是用來“計算”的，也不是只能用于計算機系統(tǒng)，它應該存在并運行于現(xiàn)代社會的方方面面，因此，“遷移能力”是計算思維的關鍵[6]。上面兩個案例就是把有關計算機科學的思想和方法，遷移到了“非計算”問題的解決中。

在概念類的教學中，要強化概念的形成過程，及概念之間的相互關系。以計算思維方式為出發(fā)點，引導學生學會從模糊、復雜的問題中提取關鍵特征，使用結構化的方式建立自頂向下的知識體系，學會遷移，形成可行的解決方案。

[1]高中信息技術課程標準2016版[Z]．

[2]朱亞宗．論計算思維—計算思維的科學定位、基本原理及創(chuàng)新路徑[J]．計算機科學，2009，36(4)：53-55．

[3]加涅，等著．教學設計原理[M]．皮連生，等譯．上海：華東師范大學出版社，1999．

[4]周以真．計算思維[J]．中國計算機學會通訊，2007，3(11)．

[5]董榮勝，古天龍．計算機科學與技術方法論[M]．北京：人民郵電出版社，2002．

[6]董榮勝．計算機科學導論的思想與方法[M]．北京：高等教育出版社，2007．