張金支

摘要：計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中的重要組成部分，也是現(xiàn)代公民需要具有的重要素養(yǎng)。本文從培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性出發(fā)，結(jié)合中學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)特點(diǎn)，提出了利用多樣化教學(xué)方法、結(jié)合算法程序設(shè)計(jì)和數(shù)形結(jié)合三種方式來(lái)提高信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生思維能力的方法，希望能夠?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教學(xué)中學(xué)生思維能力的培養(yǎng)提供相應(yīng)的參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;學(xué)科素養(yǎng);信息技術(shù)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G63?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2020）20-109-2

新課程改革明確提出了要發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，具體到信息技術(shù)學(xué)科，就是要培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)和信息責(zé)任。計(jì)算思維就是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念來(lái)理解問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維方法。而信息技術(shù)教學(xué)就是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要途徑。下面，筆者將結(jié)合自己近些年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，具體對(duì)計(jì)算思維視角下初中信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生思維能力的提升進(jìn)行分析與探究。

一、初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性

1.有利于提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

中學(xué)階段學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成了一定的學(xué)習(xí)意識(shí)與學(xué)習(xí)思維，但這并不意味著教師可以放任學(xué)生自我發(fā)展，而是需要更好的引導(dǎo)和教學(xué)，這就對(duì)教師的教學(xué)能力提出了更高的要求。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，初中階段的教學(xué)同樣也會(huì)向著現(xiàn)代化和自主化的方向和發(fā)展，無(wú)論是學(xué)生還是教師，都應(yīng)該掌握一定的信息技術(shù)能力。培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維可以讓學(xué)生更加順利地提升信息技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)能力的提升，達(dá)到完善自我，更好成長(zhǎng)的要求。

2.有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

初中階段的學(xué)習(xí)中如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是教師提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的關(guān)鍵。在信息技術(shù)學(xué)科中，教師為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，通常會(huì)改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，將教學(xué)內(nèi)容通過(guò)聲音、視頻、動(dòng)畫(huà)等多種方式結(jié)合起來(lái)。而這些方法將有效吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生獲得全方位的感知學(xué)習(xí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)意識(shí)，提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

3.有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維是學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，形成探索精神的關(guān)鍵，在中學(xué)階段的教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維對(duì)于他們今后的發(fā)展十分重要。為了讓學(xué)生在立體感官教學(xué)中形成計(jì)算思維，教師通常會(huì)使用形象逼真、生動(dòng)新穎的教學(xué)內(nèi)容來(lái)幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行理解和把握。此時(shí)，學(xué)生的發(fā)散思維也將處于最佳的狀態(tài)，只要教師把握好教學(xué)難度，充分發(fā)揮學(xué)生的想象，讓他們通過(guò)動(dòng)手操作的方法不斷進(jìn)行探究，自然就會(huì)在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的同時(shí)提升他們的創(chuàng)新意識(shí)。

二、初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略

1.利用多樣化教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維

傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)以教師講解為主，學(xué)生被動(dòng)接受和記憶，這種死板的教學(xué)方法雖然可以應(yīng)付考試的要求，但不利于學(xué)生思維的發(fā)展。因此，這就要求教師采用多樣化的教學(xué)方式來(lái)開(kāi)展教學(xué)，在幫助學(xué)生掌握各種信息技術(shù)知識(shí)以及軟件使用方法的同時(shí)，讓他們了解軟件設(shè)備、人和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系，通過(guò)計(jì)算、推理、實(shí)踐和設(shè)計(jì)等一系列活動(dòng)來(lái)幫助學(xué)生主動(dòng)融入到課堂學(xué)習(xí)中去，形成計(jì)算思維和解決問(wèn)題的能力。

例如，在《制作動(dòng)畫(huà)作品》這一單元的教學(xué)中，教師可以通過(guò)分解問(wèn)題、算法化思維、啟發(fā)式推理、優(yōu)化處理等一系列活動(dòng)讓學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中形成計(jì)算思維能力。首先，教師要在學(xué)生進(jìn)行案例操作之前為他們展示示范案例，然后讓學(xué)生進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)，弄清動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)中所需要的腳本、程序運(yùn)行順序，通過(guò)合作完成制作。最后通過(guò)播放動(dòng)畫(huà)來(lái)找到制作錯(cuò)誤的問(wèn)題，反復(fù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，直到解決問(wèn)題，獲得滿意的效果。在這一過(guò)程中，學(xué)生的推理判斷和優(yōu)化處理能力可以得到提升，滿足了培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的要求。例如，在《智能機(jī)器人》這一單元的學(xué)習(xí)中，為了幫助學(xué)生更好的認(rèn)識(shí)和了解機(jī)器人的構(gòu)造以及原理，教師可以在課堂教學(xué)中將一些簡(jiǎn)單的機(jī)器人或是機(jī)器人的局部構(gòu)造交給學(xué)生，讓他們進(jìn)行詳細(xì)的觀察和拆裝，闡明各個(gè)硬件的名稱(chēng)和性能，以此掌握課本中的知識(shí)。相對(duì)于照本宣科的教學(xué)方法，這種方式有利于提升學(xué)生思考和分析問(wèn)題的能力，讓他們通過(guò)最真實(shí)的情境來(lái)完成教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的提升。

游戲化教學(xué)也是多樣化教學(xué)的有效途徑，指在教學(xué)中通過(guò)游戲機(jī)制和游戲化體驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提升他們的學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng)。例如，《創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)》這一單元中，學(xué)生要學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括了補(bǔ)間動(dòng)畫(huà)、動(dòng)畫(huà)剪輯與制作、形狀補(bǔ)間動(dòng)畫(huà)和動(dòng)畫(huà)配音等等，如果將這些學(xué)習(xí)內(nèi)容融入到某一動(dòng)畫(huà)元素中，便可以制作出一個(gè)具有故事情節(jié)的綜合動(dòng)畫(huà)。因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極地創(chuàng)作，讓動(dòng)畫(huà)中的人物和元素進(jìn)行碰撞與交流，形成故事情節(jié)，完成劇本設(shè)計(jì)。劇本設(shè)計(jì)就是要在時(shí)間軸上做好動(dòng)畫(huà)元素的動(dòng)作關(guān)系，而這一過(guò)程就是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的有效途徑。筆者在教學(xué)中建議學(xué)生分三步進(jìn)行動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)，第一步是選擇素材，構(gòu)思出故事情境，即明確制作的內(nèi)容。第二步是分析劇情，明確每個(gè)環(huán)節(jié)。第三步，進(jìn)行故事情節(jié)的制作。在這一過(guò)程中，時(shí)間軸是成功的關(guān)鍵，學(xué)生必須要做好對(duì)時(shí)間軸的把控。

2.結(jié)合算法程序設(shè)計(jì)來(lái)提升學(xué)生計(jì)算思維

計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)是讓學(xué)生感受算法思維的有效方式。但是，在當(dāng)前初中信息技術(shù)教學(xué)中，關(guān)于程序設(shè)計(jì)部分的教學(xué)內(nèi)容十分有限，因此學(xué)?？梢酝ㄟ^(guò)課外的興趣小組，或是校本課程的方式來(lái)開(kāi)展這部分的教學(xué)，為該方面具有特長(zhǎng)的學(xué)生提供學(xué)習(xí)的條件。受到應(yīng)試教育的影響，長(zhǎng)期以來(lái)信息技術(shù)教學(xué)都沒(méi)有得到教師、學(xué)生和家長(zhǎng)的關(guān)注，認(rèn)為信息技術(shù)在中考中的影響作用并不大，只要能夠掌握基本的操作就可以了，要將更多的時(shí)間放在主要科目的學(xué)習(xí)中去。因此，學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)興趣不高、教師教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單等問(wèn)題的存在嚴(yán)重影響了學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。

信息技術(shù)改變生活的事正發(fā)生在當(dāng)下，越來(lái)越多的人對(duì)計(jì)算機(jī)邏輯感興趣。故此，許多人也開(kāi)始關(guān)注起了編程部分的教學(xué)。初中信息技術(shù)教師可以結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況以及學(xué)生的需求創(chuàng)新教學(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)展教學(xué)知識(shí)，進(jìn)行編程教學(xué)、創(chuàng)客教學(xué)等一系列有趣的活動(dòng)，以此在提升學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)拓展學(xué)生的視野，提高他們的動(dòng)手能力，培養(yǎng)他們的計(jì)算思維。

例如，教師可以結(jié)合九年級(jí)下冊(cè)《智能機(jī)器人》這一單元的內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)，拓展教學(xué)活動(dòng)。2001年，我國(guó)就開(kāi)始舉辦起了一年一度的“青少年機(jī)器人大賽”，這項(xiàng)活動(dòng)不僅培養(yǎng)了青少年對(duì)機(jī)器人的興趣，更讓他們?cè)趧?dòng)手動(dòng)腦的同時(shí)有所收獲。比賽的內(nèi)容包括了對(duì)機(jī)器人的組裝、編程和操作等等。這也正是考察了學(xué)生的計(jì)算思維。教師可以結(jié)合機(jī)器人大賽中的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，將機(jī)器人項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)納入到教學(xué)活動(dòng)中，拓展學(xué)生思維。另外，VB、Python等語(yǔ)言編程也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維有效途徑，許多地區(qū)已經(jīng)將他們納入到了教學(xué)范圍之內(nèi)，而對(duì)于沒(méi)有納入教材中的地區(qū)來(lái)說(shuō)，教師則要找到合適的契機(jī)向?qū)W生介紹有關(guān)內(nèi)容，并通過(guò)有效的模式和方法培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

在中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中積極開(kāi)展計(jì)算機(jī)程序部分的教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生編程能力和計(jì)算思維的有效途徑，也將為他們未來(lái)的科學(xué)研究和工程實(shí)踐提供有利的條件。

3.通過(guò)數(shù)形結(jié)合的方式提高學(xué)生計(jì)算思維

當(dāng)前我們已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，無(wú)論是數(shù)據(jù)的來(lái)源、數(shù)據(jù)的種類(lèi)還是數(shù)據(jù)的數(shù)量都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人腦可處理和解釋的范圍，如果不采用有效的手段，將會(huì)有95%的數(shù)據(jù)被白白浪費(fèi)掉，這會(huì)嚴(yán)重影響到科技的研究與進(jìn)步。為了解決這一問(wèn)題，我們提出了將數(shù)據(jù)可視化的方法，即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形，通過(guò)最直觀的方式將數(shù)據(jù)展示出來(lái)。

在新版信息技術(shù)教學(xué)綱要中指出，中學(xué)生在信息技術(shù)學(xué)習(xí)中應(yīng)可以利用電子表格實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整理、計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析和直觀表達(dá)。例如，在某一地區(qū)重點(diǎn)企業(yè)近些年的盈利情況電子表格中，學(xué)生需要統(tǒng)計(jì)該地區(qū)重點(diǎn)企業(yè)近些年的經(jīng)營(yíng)情況，然后通過(guò)函數(shù)運(yùn)算、排序和圖表等方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析并發(fā)現(xiàn)其中所表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題，提出相應(yīng)的解決策略。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)雖然沒(méi)有達(dá)到大數(shù)據(jù)的容量要求，但是對(duì)于初中生來(lái)說(shuō)整理這些數(shù)據(jù)也具有一定的難度，一旦某一細(xì)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題將直接影響到最終的結(jié)果，更不要說(shuō)從中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了。但是，如果可以將這些數(shù)據(jù)用“圖表”展示出來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化、具象，幫助學(xué)生建立起建模思維。在上述的表格中，學(xué)生可以選擇幾個(gè)具有代表性的企業(yè)，以年份作為x軸，以盈利情況作為Y軸制作圖表。從圖表中便可以一眼看出每一個(gè)企業(yè)近些年的盈利情況以及變化的過(guò)程。然后通過(guò)對(duì)圖表的分析學(xué)生自然也就能夠從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：為什么某一個(gè)年份所有企業(yè)的盈利情況都不樂(lè)觀？為什么某一企業(yè)盈利額在逐年下降？帶著問(wèn)題繼續(xù)分析這些企業(yè)的情況，問(wèn)題自然就可以迎刃而解了。

三、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中的重要組成部分，也是現(xiàn)代公民需要具有的重要素養(yǎng)。在初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力需要教師從實(shí)際情況出發(fā)，在教學(xué)過(guò)程中始終圍繞著計(jì)算思維，通過(guò)有效的教學(xué)手段和教學(xué)方法來(lái)進(jìn)行教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、改善，構(gòu)建完善的教學(xué)體系。

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（作者單位：浙江省臨海市白水洋中學(xué)，浙江 臨海 317031）