計算思維在初中信息技術(shù)課程中的實踐研究

張勝敏

（河北省邢臺市臨城縣鴨鴿營中學(xué)，河北 邢臺 054300）

為了全面培養(yǎng)中小學(xué)生的信息素養(yǎng)以及信息技術(shù)的操作能力，從而培養(yǎng)適應(yīng)信息時代發(fā)展的新型人才，信息技術(shù)課程已被設(shè)置為義務(wù)教育階段的必修課程，其目標不僅是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索信息技術(shù)的興趣以及提高信息處理能力，同時還要強化學(xué)生使用信息技術(shù)解決學(xué)習(xí)和實際生活中遇到的各種問題的意識和能力。

一、計算思維的內(nèi)涵、本質(zhì)和拓展

我國著名科學(xué)家錢學(xué)森早在20世紀八十年代將思維作為一種科學(xué)來研究。2006年周以真教授提出計算思維是指運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為，從此，計算思維以一個正式的概念和研究領(lǐng)域在歐美和國內(nèi)得以快速傳播和發(fā)展，將計算科學(xué)與人類思維與教育發(fā)展提升到一個新的層次。

在周以真教授提出計算思維這一抽象概念的基礎(chǔ)上，相關(guān)研究者又更為具體的分析計算思維內(nèi)容的標志性概念，例如：算法、程序、數(shù)據(jù)軟件等，同時提出了計算思維的思想包括結(jié)構(gòu)化思想、形式化思想、最優(yōu)化思想和聯(lián)動化思想。在實踐方面，王榮良教授提出應(yīng)該采用探究式教學(xué)模式、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式和實驗教學(xué)模式對學(xué)習(xí)者的計算思維進行激發(fā)和鍛煉，在理論層面給出信息技術(shù)課程對于計算思維的培養(yǎng)。大量的研究為計算思維從模糊走向清晰，從理論走向?qū)嵺`應(yīng)用提供了指導(dǎo)、依據(jù)和案例。

二、計算思維在初中信息課程中的實踐作用

(一)促進人們關(guān)注信息技術(shù)

計算思維在信息課程中的應(yīng)用，能夠使人們更加關(guān)注信息技術(shù)本身而不是注重信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。重新審視計算機課程，關(guān)注計算機教育，促進計算機教學(xué)成為一種基礎(chǔ)的必修課程。人們不斷加強對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重視，研究其教育價值。

（二）提高程序設(shè)計教學(xué)質(zhì)量

在初中信息課程中應(yīng)用計算思維，可以提高初中課程中程序設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量，提高算法和程序設(shè)計在初中信息課程中的地位，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)方法。

（三）啟發(fā)人們思考人與計算機技術(shù)的關(guān)系

計算思維的培養(yǎng)，啟發(fā)了人們探究人與計算機技術(shù)之間的聯(lián)系，在很多時候能夠為人們解決問題提供途徑和思路。但是，人們并不是以計算機算法去思考問題。本質(zhì)上說，是人類發(fā)明了計算機，它的運算只是遵守特定的數(shù)學(xué)法則，是枯燥的。但是，計算思維在很大程度上豐富了初中信息課程教學(xué)內(nèi)容。

三、中學(xué)信息技術(shù)中計算思維的培養(yǎng)策略

（一）拓展提升教學(xué)理念，變革教學(xué)方法

義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要中對于信息技術(shù)的總目標進行定位，是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的初步能力，逐步養(yǎng)成良好的信息素養(yǎng)。因此大部分教師將信息素養(yǎng)的培養(yǎng)歸結(jié)為概念原理與操作技能等學(xué)生能力的培養(yǎng)，忽略了學(xué)生思維思考、思維方式和思維遷移的高階學(xué)習(xí)引導(dǎo)，是簡單課本知識點的復(fù)制，而不能引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成一種解決問題的思維方式，更沒有提升到計算思維層次。學(xué)生只是覺得學(xué)會了一些信息操作技能，沒有體會到對于其認識世界、改造世界的思維方式和方法有何改變和提升。因此，教師應(yīng)該樹立計算思維的理念，轉(zhuǎn)變知識傳遞為思維啟迪，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)、認識和提高解決實際問題的思維能力。在教學(xué)方法中，教師應(yīng)該多采用任務(wù)驅(qū)動、實驗教學(xué)、探究式教學(xué)等能夠以學(xué)為主的思維體驗，讓學(xué)生在主動系統(tǒng)的解決問題過程中提高思維能力。

（二）系統(tǒng)思維的訓(xùn)練與遷移

在中學(xué)信息技術(shù)課程中，有一部分內(nèi)容體現(xiàn)了計算思維中的系統(tǒng)觀，這些內(nèi)容有：信息處理的工具計算機，計算機系統(tǒng)，多媒體作品的集成。系統(tǒng)思維是在解決問題過程中的高階思維過程，需要橫向相關(guān)、縱向相連的思維綜合能力，也是較難練習(xí)和培養(yǎng)。對于這些系統(tǒng)性的信息技術(shù)內(nèi)容，偏重于可視化和技術(shù)性，教師往往能夠讓學(xué)生體會到知識的內(nèi)涵，掌握一定的實踐技能，知道計算機的組成和工作原理，能夠?qū)τ赪indows 的一些系統(tǒng)管理技能進行操作，能夠動手操作一個多媒體作品，但是在操作之后，更應(yīng)該強調(diào)系統(tǒng)思維和系統(tǒng)解決問題的重要性，教師引導(dǎo)計算機組成和工作原理與人有何異同，拓展到一個組織結(jié)構(gòu)如何運行，如何才能更加的全面，每個系統(tǒng)部件能更好的協(xié)同工作，在不斷強調(diào)系統(tǒng)觀念的同時促進其系統(tǒng)思維的遷移，例如，在語文學(xué)科閱讀理解，分析作者意圖和情感中，如何使用系統(tǒng)觀，數(shù)學(xué)對于含有未知數(shù)的等式如何討論才能夠全面系統(tǒng)，都是系統(tǒng)思維的具體實踐和遷移。

（三）程序思維的訓(xùn)練與遷移

程序可謂是計算機科學(xué)的標志性概念，從開始的抽象高深到如今的大眾化、簡易化、開源化和大數(shù)據(jù)化，程序思想已經(jīng)普及。初中信息技術(shù)引入了程序設(shè)計初步知識，以VB 高級語言為載體，傳遞程序設(shè)計的思想和簡易技能，其中就包括了程序的順序、分支和循環(huán)結(jié)構(gòu)。

程序知識和思維的傳授對于學(xué)生計算思維的鍛煉和提高有重要意義，程序的三種典型結(jié)構(gòu)將學(xué)生發(fā)散混亂的思維形態(tài)進行收攏整理，讓思維按照一定的規(guī)范順序和合理結(jié)構(gòu)進行計算求解解決問題的具體方法和步驟，讓思維沿著科學(xué)合理的方向啟發(fā)和訓(xùn)練。因此，在信息技術(shù)教學(xué)過程中，很多教師認為這是可大力發(fā)展學(xué)生計算思維的內(nèi)容，教師在強調(diào)思維的思考結(jié)構(gòu)過程的時候也應(yīng)該多引導(dǎo)學(xué)生利用程序的思想去解決其它學(xué)科在學(xué)習(xí)過程中的問題，例如可以利用程序的思想讓學(xué)生歸納總結(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)過的課程，能否使用程序中的循環(huán)結(jié)構(gòu)來計算數(shù)學(xué)中的等差或等比數(shù)列的前n項的和和一些數(shù)列的值，在進行一些物理、化學(xué)、政治等利用程序的思想進行知識點的歸納總結(jié)，同時教師還可以進行一些主題任務(wù)的訓(xùn)練，讓學(xué)生利用程序的思想去解決問題，例如筆者設(shè)計了“比比誰最大”、“薄紙對折比珠峰高”、“猴子選大王”等。

四、結(jié)語

計算思維在信息技術(shù)課程中對學(xué)生的培養(yǎng)，能夠使學(xué)生主動構(gòu)建知識，提高實踐操作能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，為我國培養(yǎng)復(fù)合型人才奠定基礎(chǔ)，進而推動我國教育事業(yè)的發(fā)展。