中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的策略與方法

謝忠新，曹楊璐

(上海市浦東教育發(fā)展研究院，上海 200135)

中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的策略與方法

謝忠新，曹楊璐

(上海市浦東教育發(fā)展研究院，上海 200135)

計(jì)算思維是當(dāng)前國(guó)際計(jì)算機(jī)界和教育界較為關(guān)注的一個(gè)重要的概念，在中小學(xué)信息技術(shù)課程實(shí)施過(guò)程中如何有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，是中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教師十分關(guān)注的內(nèi)容。該文闡述了計(jì)算思維的概念與內(nèi)涵，結(jié)合目前中小學(xué)信息技術(shù)課程的目標(biāo)，指出計(jì)算思維在中小學(xué)信息技術(shù)課程中的重要作用。根據(jù)計(jì)算思維包含的算法思維、評(píng)估、分解、抽象、概括這五大要素，分別設(shè)計(jì)了基于計(jì)算思維某一方面培養(yǎng)的單個(gè)課堂活動(dòng)，通過(guò)具體介紹英國(guó)中小學(xué)計(jì)算課程的一個(gè)培養(yǎng)計(jì)算思維的課堂實(shí)例詳細(xì)分析如何在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中落實(shí)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，最終總結(jié)出在信息技術(shù)學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的方法與策略，期望對(duì)我國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)提供一定參考。

計(jì)算思維；教學(xué)；策略；信息技術(shù)

計(jì)算思維是當(dāng)前國(guó)際信息技術(shù)教育領(lǐng)域廣為關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容，目前國(guó)內(nèi)高校信息技術(shù)教育領(lǐng)域也正在研究與關(guān)注計(jì)算思維。2010年7月，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)在西安的會(huì)議上發(fā)布了《九校聯(lián)盟(C9)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》[1]，確定了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，此次教學(xué)改革是以計(jì)算思維為核心。在國(guó)內(nèi)外中小學(xué)信息技術(shù)教育領(lǐng)域，計(jì)算思維也是課程改革的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。例如2013年英國(guó)將原有的信息通信技術(shù)課程(簡(jiǎn)稱(chēng)ICT課程)改名為計(jì)算課程(Computing)，在課程理念、課程內(nèi)容等方面都發(fā)生了深刻變革。從新的課程標(biāo)準(zhǔn)看，計(jì)算課程更能凸顯對(duì)學(xué)生計(jì)算思維、創(chuàng)新思維和批判性思維的培養(yǎng)。在英國(guó)，計(jì)算思維已經(jīng)作為中小學(xué)信息技術(shù)課程的重要內(nèi)容之一。美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)科教師協(xié)會(huì)(Computer Science Teacher Association，即CSTA)2011年推出了新版本“K-12計(jì)算機(jī)課程標(biāo)準(zhǔn)”，計(jì)算思維是其重要課程內(nèi)容之一。中國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)修訂工作也在啟動(dòng)，課程標(biāo)準(zhǔn)研制也開(kāi)始涉及計(jì)算思維的能力培養(yǎng)。因此，在中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)中如何有效實(shí)施計(jì)算思維培養(yǎng)是值得探討的話(huà)題。

一、計(jì)算思維的概念與內(nèi)涵

計(jì)算思維(Computational Thinking)這一概念的提出，最早是在2006年3月，周以真(Jeannette M.Wing)教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物Communications of the ACM上提出的，周教授當(dāng)時(shí)任美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)(CMU)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任，現(xiàn)任美國(guó)基金會(huì)(MSP)計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)與工程部(CISE)主任。周教授認(rèn)為，計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[2]。根據(jù)周教授的觀(guān)點(diǎn)[3]，計(jì)算思維就是通過(guò)簡(jiǎn)略、融入、轉(zhuǎn)換和仿真的方法把一個(gè)看起來(lái)比較困難的問(wèn)題重新解釋成一個(gè)人們知道用什么方法解決的問(wèn)題，計(jì)算思維與人們的日常生活及工作密切相關(guān)，應(yīng)為人類(lèi)不可或缺的一種能力。

計(jì)算思維這一概念一經(jīng)提出，引起了學(xué)術(shù)界廣大學(xué)者的共鳴。2011年，國(guó)際教育技術(shù)協(xié)會(huì)(ISTE)和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)(CSTA)對(duì)計(jì)算思維這一概念進(jìn)行了進(jìn)一步的闡釋?zhuān)瑢?duì)此下了一個(gè)操作性的定義，指出計(jì)算思維是一個(gè)用來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程，有以下六個(gè)特點(diǎn)[4]：(1)制定問(wèn)題，并且能夠使用外界工具如計(jì)算機(jī)和其他工具等幫助解決這個(gè)問(wèn)題；(2)組織和分析數(shù)據(jù)，要符合邏輯；(3)通過(guò)抽象，如模型、仿真等，重現(xiàn)數(shù)據(jù)；(4)通過(guò)一系列有序的步驟也就是算法思想，支持自動(dòng)化的解決方案；(5)識(shí)別、分析和實(shí)施可能的解決方案，找到最有效的方案，并且有效結(jié)合這些步驟和資源；(6)將該問(wèn)題的求解過(guò)程進(jìn)行推廣并移植到更廣泛的問(wèn)題中[5]。英國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)課程提到的計(jì)算思維，認(rèn)為用計(jì)算機(jī)來(lái)解決問(wèn)題分為兩個(gè)步驟：首先是想好解決問(wèn)題的具體步驟，然后運(yùn)用專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算思維描述了當(dāng)我們思考如何利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決問(wèn)題時(shí)所利用的過(guò)程(Processes)與方法(Approaches)。2013年，南安普敦大學(xué)的Cynthia Selby博士和John Woollard博士提出計(jì)算思維包括算法思維(Algorithmic Thinking )、評(píng)估(Evaluation)、分解(Decomposition)、抽象(Abstraction)、概括(Generalisation)這五個(gè)方面的要素[6]，如圖1所示。

圖1 計(jì)算思維五個(gè)方面

根據(jù)以上的諸多定義和特點(diǎn)，我們可以這樣認(rèn)識(shí)計(jì)算思維：計(jì)算思維不是對(duì)計(jì)算機(jī)的思考，也不是像計(jì)算機(jī)那樣思維。因?yàn)橛?jì)算機(jī)本身是沒(méi)有思維的，計(jì)算機(jī)思維是人的思維，是人類(lèi)求解問(wèn)題的一條途徑[7]，是一種描述當(dāng)我們思考如何利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決問(wèn)題時(shí)所采用的過(guò)程和方法。它與人們的學(xué)習(xí)、生活密切相關(guān)，就像日常生活中人們讀書(shū)寫(xiě)字做算術(shù)一樣，計(jì)算思維成為人人都具備的，最普遍、最適合、最不可或缺的思維方式。

二、計(jì)算思維與中小學(xué)信息技術(shù)課程

培養(yǎng)和提升學(xué)生的信息素養(yǎng)是目前中小學(xué)信息技術(shù)課程的目標(biāo)。學(xué)生的信息素養(yǎng)表現(xiàn)為有能力使用信息技術(shù)工具獲取加工、管理、表達(dá)與交流信息，有能力對(duì)信息活動(dòng)的整個(gè)過(guò)程、方法、結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在熟悉利用現(xiàn)代技術(shù)條件和環(huán)境的基礎(chǔ)上，有能力發(fā)表自己的觀(guān)點(diǎn)，進(jìn)行思想交流，開(kāi)展合作，從而能解決學(xué)習(xí)以及生活中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題。由于年齡及適應(yīng)能力的差異，小學(xué)、初中、高中不同階段的目標(biāo)側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所不同。

中小學(xué)信息技術(shù)課程學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)相關(guān)知識(shí)與原理，掌握信息技術(shù)工具與軟件的相關(guān)操作技能，關(guān)注學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力培養(yǎng)的同時(shí)，更加關(guān)注學(xué)生學(xué)科思維的培養(yǎng)。計(jì)算思維更重要的是將計(jì)算機(jī)的思維不自覺(jué)地應(yīng)用到生活和學(xué)習(xí)中去[8]。面對(duì)不斷變化的信息社會(huì)，信息技術(shù)課程并不應(yīng)該把每位學(xué)生培養(yǎng)成信息技術(shù)的使用者、程序設(shè)計(jì)專(zhuān)家，而是希望學(xué)生能夠具有信息技術(shù)學(xué)科的思維方式。信息技術(shù)的發(fā)展與更新是非?？斓?，新的技術(shù)與新的設(shè)備、新的工具軟件不斷出現(xiàn)，系統(tǒng)與軟件的版本也在不斷更新，因此中小學(xué)信息技術(shù)課程的內(nèi)容不應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注信息技術(shù)本身，而應(yīng)該關(guān)注中小學(xué)信息技術(shù)課程的學(xué)科思維。學(xué)科知識(shí)與學(xué)科思維發(fā)展的結(jié)合[9]，能幫助學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程中形成獨(dú)特的學(xué)科思維方式，全面理解生活中的世界，讓學(xué)生在“學(xué)技術(shù)”“用技術(shù)”的基礎(chǔ)上，能夠從現(xiàn)實(shí)情境中，批判性地認(rèn)識(shí)技術(shù)變革給信息環(huán)境帶來(lái)的整體影響，并應(yīng)用學(xué)科思維解決信息生活中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。在這樣一個(gè)大環(huán)境下，信息課程的內(nèi)容體系會(huì)有所變化[10]，更傾向于給學(xué)生增加更多的機(jī)會(huì)發(fā)展計(jì)算思維。

中小學(xué)信息技術(shù)課程的學(xué)科思維應(yīng)該關(guān)注學(xué)生計(jì)算思維、批判性思維與創(chuàng)新思維，其中學(xué)生計(jì)算思維應(yīng)該作為中小學(xué)信息技術(shù)課程的重要目標(biāo)。在信息化時(shí)代的今天，具有計(jì)算思維，能夠熟練運(yùn)用新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和手段進(jìn)行學(xué)習(xí)與工作，能夠解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題是信息化社會(huì)人才必須具有的素質(zhì)，在中小學(xué)信息技術(shù)教育中，教學(xué)生掌握計(jì)算思維比單純的學(xué)習(xí)操作計(jì)算機(jī)更為重要。

Selby和Woollard博士關(guān)于計(jì)算思維的觀(guān)點(diǎn)比較適合中小學(xué)信息技術(shù)教育，計(jì)算思維具體包括算法思維、評(píng)估、分解、抽象、概括。其中“算法思維”是一種通過(guò)明確定義的步驟來(lái)解決問(wèn)題的方法，而不是計(jì)算出一個(gè)問(wèn)題的答案，是讓學(xué)生們自主開(kāi)發(fā)一組指令或規(guī)則，不論是人還是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。如果準(zhǔn)確地遵循與執(zhí)行這組指令或規(guī)則，就會(huì)得出問(wèn)題答案的類(lèi)似這種解決問(wèn)題的方法?！霸u(píng)估”確保一個(gè)算法的解決方案是最佳方法，各種算法的性能都需要進(jìn)行評(píng)估：答案是否正確？速度是否足夠快？對(duì)資源的占用是否最經(jīng)濟(jì)？是否方便人們使用？是否能促進(jìn)合理經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)生？因?yàn)橐粋€(gè)理想的解決方案不可能滿(mǎn)足所有這些條件，所以需要綜合考慮這些指標(biāo)對(duì)算法進(jìn)行整體評(píng)估?！胺纸狻笔且环N根據(jù)整體的各個(gè)組成部分思考算法、流程、系統(tǒng)、問(wèn)題的方式，這些獨(dú)立的部分可以被單獨(dú)來(lái)理解、解決、開(kāi)發(fā)和評(píng)估，這使復(fù)雜的問(wèn)題更容易解決，使得大型的系統(tǒng)更容易設(shè)計(jì)?！俺橄蟆笔橇硪环N使問(wèn)題或系統(tǒng)更容易思考的方式，它涉及隱藏細(xì)節(jié)——?jiǎng)h除不必要的復(fù)雜性，使得問(wèn)題在沒(méi)有任何損失的情況下變得更容易，抽象是一種用來(lái)更容易創(chuàng)建復(fù)雜算法和整個(gè)系統(tǒng)的方法，關(guān)鍵是選擇好系統(tǒng)的表示方式，不同表示方式使得不同的事情更容易做?！案爬ā笔且环N基于先前已經(jīng)解決的問(wèn)題快速解決新問(wèn)題的方式，我們可以對(duì)解決一些特定問(wèn)題算法進(jìn)行改造，使其能解決所有類(lèi)似問(wèn)題，然后當(dāng)遇到一個(gè)新問(wèn)題時(shí)，我們可以應(yīng)用這個(gè)通用的解決方案。

三、中小學(xué)信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略與方法

計(jì)算思維由算法思維、評(píng)估、分解、抽象、概括這五個(gè)方面構(gòu)成，在中小學(xué)信息技術(shù)課程實(shí)施過(guò)程中如何有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，是中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教師十分關(guān)注的內(nèi)容。信息技術(shù)學(xué)科教師對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)關(guān)注最多的是開(kāi)展算法與程序設(shè)計(jì)教學(xué)，信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中[11]，“算法與程序設(shè)計(jì)”是高中的一個(gè)選修模塊，該內(nèi)容是讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)算法的思想。實(shí)際上算法思維只是計(jì)算機(jī)思維的一個(gè)方面，在中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，不僅僅只是算法與程序設(shè)計(jì)模塊能較好地培養(yǎng)計(jì)算思維中的算法思維，在其他課程內(nèi)容模塊中，只要精心組織好培養(yǎng)計(jì)算思維的課堂活動(dòng)，也都可以很好地培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，關(guān)鍵是教師要結(jié)合信息技術(shù)課程內(nèi)容挖掘與精心設(shè)計(jì)計(jì)算思維培養(yǎng)的課堂活動(dòng)，如圖2所示。

圖2 中小學(xué)信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的方法

在進(jìn)行中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科課堂教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容針對(duì)計(jì)算思維的其中一種思維的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)課堂某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的活動(dòng)，也就是一節(jié)課關(guān)注計(jì)算思維的某一方面思維，教師也可以結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)課堂整體教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)活動(dòng)中，關(guān)注計(jì)算思維的多個(gè)方面的培養(yǎng)，也就是在一節(jié)課中設(shè)計(jì)計(jì)算思維的多個(gè)方面內(nèi)容。

(一)基于計(jì)算思維某方面思維培養(yǎng)的單個(gè)課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)

計(jì)算思維包括了算法思維、評(píng)估、分解、抽象、概括等多種思維方式，在課堂教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)可針對(duì)計(jì)算思維的某方面思維培養(yǎng)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容單獨(dú)設(shè)計(jì)某個(gè)環(huán)節(jié)的課堂教學(xué)活動(dòng)。

1.算法思維培養(yǎng)的課堂活動(dòng)

例如：高中“算法與程序設(shè)計(jì)”模塊，在“算法的初步認(rèn)識(shí)”教學(xué)中，教師可以設(shè)計(jì)“猜數(shù)字”課堂游戲活動(dòng)。老師自己選擇 1 到 100 之間的某個(gè)數(shù)字，請(qǐng)同學(xué)們猜猜是什么數(shù)字？學(xué)生可以問(wèn)老師關(guān)于數(shù)的問(wèn)題，老師只能回答“是”或“不是”，并且每個(gè)學(xué)生只可以問(wèn)老師一個(gè)問(wèn)題。

第一次，教師選擇一個(gè)1到100之間的數(shù)字，要求學(xué)生隨機(jī)猜測(cè)數(shù)字。

第二次，教師重新選擇一個(gè)1到100之間的數(shù)字，要求學(xué)生按順序從數(shù)字“1”開(kāi)始猜測(cè)，例如“是1嗎？”“是2嗎？”允許他們有盡可能多的機(jī)會(huì)去猜數(shù)字，最后解釋這就是所謂的線(xiàn)性查找。

第三次，教師再選擇一個(gè)1到100之間的數(shù)字，請(qǐng)同學(xué)們猜，猜之前教師向?qū)W生解釋他們已經(jīng)知道的數(shù)字是小于100，所以建議他們問(wèn)“是小于50嗎？”，然后再問(wèn)“是少于 25嗎? ”或“是小于75？”，告訴學(xué)生以保持減半直到猜到這個(gè)數(shù)，解釋這種方法就是二分查找。

三次猜數(shù)游戲活動(dòng)后，組織學(xué)生討論哪種方法更快。當(dāng)他們熟悉了如何使用二分查找后，使用1到1000數(shù)字重新來(lái)玩這個(gè)猜數(shù)游戲。

通過(guò)這個(gè)游戲，讓學(xué)生體會(huì)問(wèn)題的解決有具體的步驟與方法，同時(shí)讓學(xué)生在真實(shí)的猜數(shù)字游戲中體驗(yàn)達(dá)到同一個(gè)目的或解決同一個(gè)問(wèn)題可以運(yùn)用不同的方法，通過(guò)總結(jié)和歸納不同方法解決的共通之處，從而更好地理解什么是算法，培養(yǎng)學(xué)生的算法思維。

2.分解思維培養(yǎng)的課堂活動(dòng)

例如：初中信息技術(shù)課程，在“計(jì)算機(jī)硬件組成”教學(xué)中，教師可以以一臺(tái)舊的桌面電腦為例，拆開(kāi)這臺(tái)電腦，來(lái)向?qū)W生展示與介紹計(jì)算機(jī)內(nèi)部的各個(gè)組成部分，讓學(xué)生理解計(jì)算機(jī)是由更小組件連接在一起的系統(tǒng)，其中一些組件仍然可以進(jìn)一步分解。雖然利用插圖也可能看到計(jì)算的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是利用拆解一臺(tái)臺(tái)式電腦的方法，使學(xué)生能更好地理解計(jì)算機(jī)的組成與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)分解來(lái)認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析與解決問(wèn)題的意識(shí)與能力。

3.抽象思維培養(yǎng)的課堂活動(dòng)

例如：鼓勵(lì)正在學(xué)習(xí)Flash動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)與制作的學(xué)生們創(chuàng)建“乒乓球比賽”的游戲動(dòng)畫(huà)，因?yàn)檫@個(gè)動(dòng)畫(huà)是基于現(xiàn)實(shí)世界系統(tǒng)，因此學(xué)生們得需要使用一些抽象來(lái)處理動(dòng)畫(huà)中系統(tǒng)的復(fù)雜性。例如，在一個(gè)簡(jiǎn)單的乒乓球比賽游戲動(dòng)畫(huà)中，模擬包括乒乓球是如何移動(dòng)的，以及它如何反彈的，在設(shè)計(jì)與制作這個(gè)動(dòng)畫(huà)時(shí)忽略空氣阻力、乒乓球重力與旋轉(zhuǎn)等因素。

當(dāng)用計(jì)算機(jī)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解時(shí)，首先要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，明確問(wèn)題的要求，然后要抽象成適合在計(jì)算機(jī)表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和形式化的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)要忽略一些復(fù)雜的細(xì)節(jié)，因此抽象在用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題過(guò)程中十分重要的。

4.概括思維培養(yǎng)的課堂活動(dòng)

例如：“位圖和矢量圖”是信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中學(xué)生需要理解的兩個(gè)相似的概念。學(xué)生在學(xué)習(xí)了位圖的概念后，教師可以通過(guò)展示大量矢量圖的實(shí)例，顯示矢量圖的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生把矢量圖與位圖進(jìn)行對(duì)比，尋找它們之間的聯(lián)系與異同，最后引導(dǎo)學(xué)生概括出矢量圖的本質(zhì)屬性與概念。

在信息技術(shù)學(xué)科知識(shí)教學(xué)過(guò)程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生尋找新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，找到新舊知識(shí)之間的異同，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用遷移規(guī)律概括出新知識(shí)。

(二)基于計(jì)算思維培養(yǎng)的課堂整體教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

在中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)過(guò)程中，除了有針對(duì)性地設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算思維某方面思維培養(yǎng)的活動(dòng)外，也可以針對(duì)具體學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，在整體設(shè)計(jì)一節(jié)課的課堂教學(xué)活動(dòng)時(shí)，充分挖掘計(jì)算思維的各方面內(nèi)容，或者充分利用計(jì)算的一種或多種思維方式來(lái)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動(dòng)。以下通過(guò)一個(gè)英國(guó)中小學(xué)計(jì)算課程的培養(yǎng)計(jì)算思維的課堂實(shí)例來(lái)分析如何在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中落實(shí)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。學(xué)科知識(shí)主題：“網(wǎng)絡(luò)與通信——使用一種二進(jìn)制協(xié)議來(lái)傳輸信息”[12]，設(shè)計(jì)的相關(guān)課堂教學(xué)活動(dòng)及說(shuō)明如下表所示。

“使用一種二進(jìn)制協(xié)議來(lái)傳輸信息”教學(xué)活動(dòng)及說(shuō)明表

續(xù)表

從上述的一個(gè)完整課堂教學(xué)案例中可以發(fā)現(xiàn)，可以基于計(jì)算思維的具體內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動(dòng)，能更好地讓學(xué)生理解與掌握信息技術(shù)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)與技能。例如，通過(guò)“算法思維”把問(wèn)題分解成具體的有序、詳細(xì)的步驟，培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)進(jìn)行分析問(wèn)題與解決問(wèn)題；通過(guò)“歸納(概括)”思維，把利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的方法遷移應(yīng)用到更加廣泛的問(wèn)題解決中，把對(duì)某種信息技術(shù)的概念與原理的理解方法遷移到其他類(lèi)似概念與原理的理解中。另外，要充分挖掘信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容所蘊(yùn)含的計(jì)算思維的相關(guān)內(nèi)容，在學(xué)生理解與掌握信息技術(shù)相關(guān)知識(shí)與技能的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

四、結(jié)束語(yǔ)

在中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中，教師們對(duì)于信息技術(shù)的相關(guān)知識(shí)與原理一般都能較正確地把握，對(duì)信息技術(shù)工具與軟件的相關(guān)操作技能有效處理，但是有時(shí)候教師在教學(xué)過(guò)程中注重傳授技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，忽略了對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，一方面，我們要重視學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)；另一方面，課程中的計(jì)算思維是需要教師在教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)中不斷挖掘，這包括挖掘基于學(xué)科教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的計(jì)算思維，也包括教師們通過(guò)對(duì)計(jì)算思維各個(gè)要素的思考，設(shè)計(jì)出能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)應(yīng)相關(guān)方面能力的相關(guān)課堂活動(dòng)。面向?qū)W科思維的信息技術(shù)課程教學(xué)中要避免信息技術(shù)學(xué)習(xí)的重復(fù)記憶和機(jī)械應(yīng)用，要在學(xué)生掌握信息知識(shí)與技能的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生用信息技術(shù)學(xué)科思維全面認(rèn)識(shí)和思考這個(gè)復(fù)雜的信息化社會(huì)，作出科學(xué)、專(zhuān)業(yè)的信息化判斷，讓學(xué)生更好地在信息化社會(huì)中生存、創(chuàng)新與發(fā)展。

[1]何欽銘,陸漢權(quán),馮博琴.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)——《九校聯(lián)盟(C9)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》解讀[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2010,(9):5-9.

[2]J eannette M.Wing.Computational Thinking[J].Communications of the ACM,2006,49(3):33-35.

[3]王榮良.計(jì)算思維對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)課程的影響初探[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2012，(27)：56-57.

[4]郭守超,周睿,鄧常梅.基于App Inventor和計(jì)算思維的信息技術(shù)課堂教學(xué)研究[J].中國(guó)電化教育,2014,(3):91-96.

[5]Anon.Operational Definition of Computational Thinking for k-12 Education [DB/OL].http://www.iste.org/Libraries/PDFs/Operational_Definition_of_Computational_Thinking.sflb.ashx,2012-04-15.

[6]Selby,C.,Woollard,J.Computational Thinking:The Developing Definition[DB/OL].http://eprints.soton.ac.uk/356481,2014-06-23.

[7]袁開(kāi)榜.二十一世紀(jì),人們應(yīng)該具有計(jì)算思維能力[J].計(jì)算機(jī)教育,2011,(3):30-33.

[8]侯慧玲,王新龍,李學(xué)斌.高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)[J].長(zhǎng)治學(xué)院學(xué)報(bào),2011,(5):114-116.

[9]Gardner，H.The Disciplined Mind:What All Students Should Understand[M].New York：Simon and Schuster，1999.14-20.

[10]劉向永,郭鵬飛,張貴芹.我國(guó)信息技術(shù)課程發(fā)展的動(dòng)力分析與可能路徑[J].中國(guó)電化教育,2014,(12):38-54.

[11]王榮良.信息技術(shù)課程中算法學(xué)習(xí)的價(jià)值探索[J].中國(guó)電化教育,2008,(8):79-81.

[12]Paul Curzon,Mark Dorling,Thomas Ng.Developing computational thinking in the classroom:a framework[DB/OL].Http://community.computingatschool.org.uk,2014-06-08.

謝忠新：特級(jí)教師，博士，研究方向?yàn)榻逃畔⒒?xiezhongxin@163.com)。

曹楊璐：教師，碩士，研究方向?yàn)榻逃畔⒒?cyanglu@126.com)。

2015年8月15日

責(zé)任編輯：宋靈青

The Strategy and Method of the Students’ Computational Thinking Training on Information Technology Discipline in Primary and Middle School

Xie Zhongxin,Cao Yanglu
(Pudong Institute of Educational Development,Shanghai 200135)

Computational thinking is an important concept in the field of international computer and education,how to cultivate the students' computational thinking in the course of the implementation of the information technology curriculum in primary and secondary schools is an important part that teachers should be concerned about.This paper expounds the concept and connotation of computational thinking,combined with the objective of information technology curriculum,points out that the computational thinking plays an important role in the course of information technology in primary and secondary schools.According to the fi ve factors (Algorithmic Thinking,Evaluation,Decomposition,Abstraction,Generalisation)that are included in computational thinking,a single classroom activity based on one part of computational thinking is designed.An example of a computing course in the UK is presented in detail,analyzes how to implement the training of students' computing thinking in the course of information technology.In the end,the paper summarizes the methods and strategies of cultivating students' computing thinking in information technology,and it is expected to provide some reference for the teaching of information technology in primary and secondary schools in China.

Computational Thinking; Teaching ; Methods and Strategies; Information Technology

G434

A

1006—9860(2015)11—0116—05