基于計(jì)算思維的高中信息技術(shù)課堂改革的實(shí)踐探究

高 晗

（吉林省白山市第一中學(xué) 吉林白山 134300）

一、計(jì)算思維的概念

“計(jì)算思維”概念的提出要追溯到2006年3月，周以真教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊Communications of the ACM雜志上給出并定義了“計(jì)算思維（Computational Thinking）”。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)。通俗的說(shuō)“計(jì)算思維”應(yīng)該是人類(lèi)所具備的一種思考方式，一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念解決問(wèn)題的思路。同時(shí)，根據(jù)人類(lèi)和機(jī)器各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域不同，計(jì)算思維對(duì)問(wèn)題的解決做出了“分工”：人類(lèi)負(fù)責(zé)思考，機(jī)器負(fù)責(zé)求解[2]。

然而由于計(jì)算思維的研究尚處于推進(jìn)期，認(rèn)識(shí)誤區(qū)也比較多，有的人將“計(jì)算思維”等同于“計(jì)算機(jī)思維”，亦或有的人認(rèn)為“計(jì)算思維”必須通過(guò)程序編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)等，這些觀點(diǎn)都是不正確的。首先，因?yàn)槿瞬啪哂兴季S，計(jì)算機(jī)本身并不具有思維，計(jì)算機(jī)需要借助人類(lèi)的思維才能完成具體的工作。其次，“計(jì)算思維”是優(yōu)化解決方案的一種思考方式，并不是只有通過(guò)編程才能體現(xiàn)。

二、基于“計(jì)算思維”的高中信息技術(shù)課堂改革的方向

1.重組教材內(nèi)容、挖掘蘊(yùn)含“計(jì)算思維”的教學(xué)內(nèi)容。

教材中內(nèi)容的講授順序不是一成不變的，將現(xiàn)有高中信息技術(shù)教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)重組，變知識(shí)傳遞為為思維啟迪，有利于提高學(xué)生探究問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的思維能力?；浗贪妗端惴ㄅc程序設(shè)計(jì)》內(nèi)容是按照“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”“可視化編程”“算法和程序?qū)崿F(xiàn)”面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)以及“程序設(shè)計(jì)實(shí)踐”來(lái)安排的，這樣的編排固然有其科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。然而，在編程初期，如果直接按教材內(nèi)容順序開(kāi)展編程教學(xué)，學(xué)生面對(duì)枯燥乏味的算法理論，就有可能失去對(duì)本模塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。這時(shí)可以從實(shí)際出發(fā)，對(duì)教材順序和內(nèi)容進(jìn)行重新組構(gòu)[1]。

例如，可以通過(guò)程序?qū)嵗ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以學(xué)生喜歡的游戲打地鼠，掃雷，貪吃蛇，QQ登錄界面為切入點(diǎn)，使抽象的知識(shí)形象化、具體化和實(shí)例化，通過(guò)貼近學(xué)生的生活實(shí)例，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與程序設(shè)計(jì)的主動(dòng)性。讓學(xué)生在一個(gè)個(gè)與自己密切相關(guān)的活動(dòng)設(shè)計(jì)中了解編程中的各個(gè)組成模塊。并通過(guò)一次次算法的優(yōu)化，活化學(xué)生的思維方式，如此，計(jì)算思維的滲透也就水到渠成了。高中信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容豐富，既有全面提升學(xué)生信息素養(yǎng)的必修課，也有滿(mǎn)足學(xué)生升學(xué)和個(gè)性化發(fā)展需求的選修課。培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，需要教師對(duì)具體教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深層額挖掘，從多方面進(jìn)行課程編排的二次優(yōu)化。

在信息技術(shù)的教學(xué)過(guò)程中，計(jì)算思維的滲透不僅僅存在于程序設(shè)計(jì)這一模塊，例如，在《多媒體制作》這一教學(xué)活動(dòng)中，如果學(xué)生想要制作一個(gè)多媒體作品，那他首先要根據(jù)主題的確定、目標(biāo)結(jié)果的呈現(xiàn)方式來(lái)思考素材的獲取方式，然后才能通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件和軟件的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。如果學(xué)生一上來(lái)就動(dòng)手操作而不對(duì)全局進(jìn)行整體考量，也就是沒(méi)有“計(jì)算思維”的過(guò)程，往往會(huì)事倍功半，或半途而廢。

2.創(chuàng)新課堂教學(xué)，以學(xué)生為本，優(yōu)化教學(xué)方法。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法中以教師演示、講授為主，學(xué)生觀看后進(jìn)行練習(xí)為輔，不可否認(rèn)的是，這種教學(xué)方法的確可以讓學(xué)生以最快的速度掌握操作方法，但在此過(guò)程中學(xué)生只是機(jī)械的以記憶為主，單純的記住了這種操作方式，隨著時(shí)間的推移，大部分學(xué)生會(huì)忘記這種以演示為主的操作步驟，也不會(huì)很好的將此操作遷移到以后的學(xué)習(xí)工作中。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度講，這種教學(xué)方法就限制了學(xué)生想象力、思維能力、遷移能力以及自我反思的能力的發(fā)展。

然而，在日常的教學(xué)活動(dòng)中，體現(xiàn)計(jì)算思維的活動(dòng)是隨處可見(jiàn)的。只是在以往的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師關(guān)注的僅僅是學(xué)生知識(shí)技能的掌握，而非計(jì)算思維的引導(dǎo)。在沒(méi)有關(guān)注計(jì)算思維時(shí)，教學(xué)活動(dòng)的參與學(xué)生是被動(dòng)的，是興趣了然的，同時(shí)也遏制了學(xué)生知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)。如果想要改這種課堂現(xiàn)狀，就需要通過(guò)教學(xué)方法的改變，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地用“計(jì)算思維”去分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題以及優(yōu)化解決方案。

在教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，作為教師，要有意識(shí)的加強(qiáng)學(xué)生的思維訓(xùn)練，通過(guò)一題多解的任務(wù)設(shè)置，打破學(xué)生默守陳規(guī)的思維定式，以此來(lái)拓展學(xué)生的思路，進(jìn)行有意識(shí)的思維訓(xùn)練。還可以通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，在不斷優(yōu)化解決方案的同時(shí)感受到“計(jì)算思維”所帶來(lái)的“甜頭”，從而讓學(xué)生在以后的學(xué)生過(guò)程中能主動(dòng)的運(yùn)用“計(jì)算思維”分析問(wèn)題和規(guī)劃解決問(wèn)題的最優(yōu)路徑。

結(jié)語(yǔ)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，知識(shí)更迭、技術(shù)革新以及數(shù)字化環(huán)境日趨完善，基于技術(shù)操作的傳統(tǒng)信息技術(shù)教學(xué)已經(jīng)不能滿(mǎn)足在數(shù)字化環(huán)境中成長(zhǎng)起來(lái)的青少年的發(fā)展需求[3]。為了更好的適應(yīng)社會(huì)和學(xué)生的發(fā)展需求，高中信息技術(shù)教學(xué)的改革勢(shì)在必行，其中培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”是改革的主導(dǎo)方向。然而“計(jì)算思維”不是要求人類(lèi)像計(jì)算機(jī)那樣思考，而是讓我們思考如何利用計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化解決過(guò)程和優(yōu)化解決方案，以此來(lái)提高我們的工作效率。計(jì)算思維的培養(yǎng)是信息技術(shù)教學(xué)中的重要組成部分，在目前的信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)中滲透計(jì)算思維和運(yùn)用計(jì)算思維組織信息技術(shù)課堂教學(xué)已成為一種必然趨勢(shì)。

作為一名信息技術(shù)教師，希望在以后的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的重組，挖掘與現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容相對(duì)應(yīng)的計(jì)算思維，從而構(gòu)建基于計(jì)算思維的教學(xué)體系和教學(xué)方法，設(shè)計(jì)與“計(jì)算思維”有關(guān)的并且貼近學(xué)生生活的教學(xué)活動(dòng)，例如“文本加密密碼的編譯”，“淘寶滿(mǎn)減活動(dòng)的湊單”等實(shí)用的課堂設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的興趣讓學(xué)生主動(dòng)的參與到培養(yǎng)學(xué)生“計(jì)算思維”的教學(xué)活動(dòng)中來(lái)。