基于信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)方法探究

劉金霞，張志強(qiáng)

（1.新疆地質(zhì)中學(xué)，新疆 烏魯木齊；2.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊）

計(jì)算思維是當(dāng)前國際信息技術(shù)教育領(lǐng)域廣為關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容，是21世紀(jì)每一位學(xué)生必備的基本素養(yǎng)。在英國，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《K-12計(jì)算機(jī)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，計(jì)算思維是其重要課程內(nèi)容。我國《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中明確提出，計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)的四個(gè)核心要素之一，因此，計(jì)算思維訓(xùn)練在信息技術(shù)教學(xué)中有著很重要的地位。本文基于計(jì)算思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)，在信息技術(shù)課程嘗試采用了創(chuàng)新有效的教學(xué)方法，有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、計(jì)算思維

目前，國際上廣泛認(rèn)同的計(jì)算思維定義來自周以真（Jeannette Wing）教授。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)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)算思維這一核心素養(yǎng)中的核心要素的具體描述是，計(jì)算思維是采用計(jì)算機(jī)方式界定問題，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。簡單來說，計(jì)算思維就是像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思維，不僅僅只是能為計(jì)算機(jī)編程，還要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維，計(jì)算思維無處不在，當(dāng)計(jì)算思維真正融入人類活動(dòng)的整體時(shí)，它作為一個(gè)問題解決的有效工具，也應(yīng)當(dāng)有效地融入課堂教學(xué)之中。

二、培養(yǎng)計(jì)算思維的教育教學(xué)方法

互聯(lián)網(wǎng)已越來越深刻地影響和改變著人們的工作、生活及學(xué)習(xí)方式，“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，也呼喚著教育必須要進(jìn)行教學(xué)改革，要培養(yǎng)出會(huì)分析問題、探究問題，形成多元理解能力的合格新時(shí)代中國特色的社會(huì)主義建設(shè)人才。教師在教育教學(xué)中必須采用有效的方法，積極學(xué)習(xí)信息技術(shù)，特別是在教學(xué)實(shí)踐中要進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)，才能幫助學(xué)生更好地適應(yīng)瞬息萬變的互聯(lián)世界。

（一）巧用技術(shù)，構(gòu)建情境，設(shè)計(jì)有針對(duì)性的練習(xí)

在信息技術(shù)教學(xué)中，興趣是激發(fā)學(xué)生深入思考、動(dòng)手實(shí)踐的動(dòng)力，而圖像、音頻、視頻是最容易抓住學(xué)生的注意力。因此，教師要巧用信息技術(shù)工具，構(gòu)建能激發(fā)學(xué)生興趣的情境，提出問題，以問題為中心，讓學(xué)生形成解決問題的意識(shí)，再獲取新知識(shí)解決當(dāng)前的問題。

如在進(jìn)行圖形圖像處理教學(xué)時(shí)，筆者課前給學(xué)生拋出問題：“大家想不想全方位看看自由女神，并將你或者你的小伙伴放到截取的圖像中呢？”看著學(xué)生興奮而好奇的眼神，筆者打開谷歌地圖輸入自由女神，與學(xué)生一同欣賞自由女神像，選取一張大家認(rèn)為比較合適的角度按下截屏鍵，打開Photoshop，新建文件—粘貼，自由女神像出現(xiàn)在圖片中。為了突出課堂的主題——圖像處理，筆者把圖像存盤，與他們平時(shí)的一些校園生活照一起作為素材下發(fā)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生將人像從不同的圖像中摳出，放置到合適位置，并美化畫面，讓學(xué)生進(jìn)行大膽創(chuàng)作，課堂中，學(xué)生帶著興奮的情緒沉浸在作品創(chuàng)作中。

在Excel數(shù)據(jù)處理中，筆者將學(xué)生參與過的詩朗誦比賽活動(dòng)中評(píng)委的打分?jǐn)?shù)據(jù)做成表格，并通過排序得出最終排名，讓學(xué)生觀察結(jié)果有無問題，有學(xué)生發(fā)現(xiàn)表格中參賽學(xué)生的原始數(shù)據(jù)最終排序后錯(cuò)亂了，問題發(fā)現(xiàn)了，出錯(cuò)發(fā)生在哪個(gè)操作步驟上？筆者將事先錄屏制作的操作過程播放給學(xué)生，一同找錯(cuò)，最終得分是去掉一個(gè)最高分，去掉一個(gè)最低分，取其他評(píng)委打分的平均值，綜合利用求和、最大值、最小值函數(shù)計(jì)算才都沒問題，原來是排序時(shí)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂了。筆者馬上與學(xué)生一起分析排序中容易做錯(cuò)的一些操作關(guān)鍵點(diǎn)，然后，將原始數(shù)據(jù)作為素材下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行計(jì)算與排序練習(xí)。一個(gè)小小的視頻，吸引了學(xué)生的注意力，大大提高了學(xué)生解決問題的效率。

（二）建立相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)幫助文檔，提高不同層次學(xué)生自主解決問題的能力

學(xué)生明確要解決的問題后，如何用信息技術(shù)工具解決問題，這個(gè)過程如果以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師幫助為輔，能更好地鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維。教學(xué)中，教師鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，在“嘗試—驗(yàn)證—修正”的“試錯(cuò)”過程中，促進(jìn)思維發(fā)展，同時(shí)，突出對(duì)學(xué)生個(gè)性化的指導(dǎo)，通過組建互助小組，引導(dǎo)學(xué)生在交流互助中共同提升思維和能力。教師可以先進(jìn)行必要的提示和點(diǎn)撥，使學(xué)生有明確的解決問題的方向，少走彎路。教學(xué)中，因?yàn)槎喾N原因，不同學(xué)生技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備量不盡相同，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容事先建立好課堂所用的各種知識(shí)點(diǎn)幫助文檔，給學(xué)生提供有效解決問題的方法和途徑。筆者在進(jìn)行文字處理圖文混排教學(xué)中就采用了這種方式。在幫助文檔中將如何實(shí)現(xiàn)某些操作以點(diǎn)撥的方式進(jìn)行提示，學(xué)生在文字處理過程中遇到解決不了的，通過幫助文檔的提示來嘗試解決，還解決不了的，向教師尋求幫助。這不僅大大提高了學(xué)生文字處理的速度，也使不同層次的學(xué)生有了答疑解惑的途徑。在幫助文檔中，筆者一般在最后進(jìn)行知識(shí)延伸，對(duì)不同軟件之間操作的相似性以及知識(shí)的相關(guān)性進(jìn)行簡短的敘述，并在下課前給學(xué)生總結(jié)強(qiáng)調(diào)，提升學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與遷移能力。

（三）善用微課這一利器，提高學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用能力

計(jì)算思維的培養(yǎng)離不開信息技術(shù)的應(yīng)用，而微課是以單一知識(shí)點(diǎn)為教學(xué)內(nèi)容，通過簡短的視頻或音頻等多媒體形式記載并結(jié)合一定的學(xué)習(xí)任務(wù)而形成的一種教學(xué)資源。因此，信息技術(shù)課中微課的應(yīng)用可以抓住學(xué)生的興趣，使學(xué)生快速掌握知識(shí)要點(diǎn)，學(xué)生學(xué)得更快樂、更高效。電影《冰雪奇緣》中的雪寶很受學(xué)生喜愛，筆者將這一形象用于三維模型制作，在講解時(shí)，筆者只把3DSMAX建模時(shí)的局部坐標(biāo)系、隱藏選取對(duì)象及取消隱藏的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)講解一下，然后下發(fā)了小雪人制作微課視頻，由學(xué)生自行學(xué)習(xí)完成雪人的創(chuàng)作。對(duì)于學(xué)生喜聞樂見的形象創(chuàng)作，給學(xué)生創(chuàng)造條件，通過微課學(xué)習(xí)完全可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)與創(chuàng)作能力，也容易實(shí)現(xiàn)差異教學(xué)。教師在教學(xué)中抽象的、有些復(fù)雜的信息技術(shù)知識(shí)做成微課，給學(xué)生以較難的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)后，讓學(xué)生自學(xué)微課視頻來完成學(xué)習(xí)、創(chuàng)作任務(wù)，這更能激發(fā)學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)意識(shí)與創(chuàng)造能力。

三、教學(xué)反思

（1）計(jì)算思維是數(shù)字時(shí)代學(xué)生解析問題的一種基本能力，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，使學(xué)生養(yǎng)成從信息技術(shù)的視角思考問題、解決問題的思維模式，有利于學(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)，并作出準(zhǔn)確、專業(yè)的信息化判斷，使學(xué)生更好地在信息化社會(huì)中生存、創(chuàng)新與發(fā)展。

（2）新課程標(biāo)準(zhǔn)使教師面臨著新經(jīng)驗(yàn)、新方法等一系列的挑戰(zhàn)，如何培養(yǎng)學(xué)生的思維能力也必將會(huì)出現(xiàn)一些新的方式方法，作為教師需要勤于思考，堅(jiān)持學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性、積極性，師生共同努力，使學(xué)生的信息素養(yǎng)得到不斷的提高和發(fā)展。