初中信息技術教學中落實計算思維的研究

摘要：在初中信息技術教學中落實學生計算思維的培養(yǎng)，我們需要深度挖掘信息技術課程中的計算思維內(nèi)涵，設定計算培養(yǎng)目標，研究教學策略，設計有利于計算思維培養(yǎng)的學習活動，從教學內(nèi)容和教學方法上突出“問題分解—模式識別—抽象提取—算法設計（解決問題）”的過程。掌握了計算思維的學生，他的高階思維能力明顯提升，在解決生活真實問題和開放問題時，會分析問題，明確需求，分解任務，設計方案，解決問題，從而促進信息技術的有效應用，真正提升學生的信息素養(yǎng)。

關鍵詞：初中信息技術;計算思維;研究

初中信息技術是一門以培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)為總目標的必修課程。信息技術學科核心素養(yǎng)包括計算思維數(shù)字化學習與創(chuàng)新信息社會責任等方面。初中信息技術教師開始在課堂教學過程中關注學生計算思維的培養(yǎng)，從教學的實際效果來看，學生的操作技能學習得很好，而高階思維比較缺失。通過課程變革、教學內(nèi)容和教學模式改革，將教學設計和教學實踐相結合，把計算思維和教學活動相融合，讓學生在教學過程中可以直觀地體會到運用計算思維去解決問題的方法和思維過程，并且把這種思維遷移到平常學習生活的問題情境中，促進信息技術的有效應用，提升學生的信息素養(yǎng)。

一、 挖掘初中信息技術課程綱要中蘊含計算思維的課程內(nèi)容

初中階段學生要掌握的計算思維，屬于問題求解中的計算思維，就是要在信息技術課程學習過程中，運用學到的計算機科學基礎概念去解決問題，并把相同類型問題的解決方案歸納起來，以后遇到類似問題時，可以去尋求相應解決方案或在原有方案基礎上修改設計新方案，有限的步驟里一步步地去解決問題，并且不斷優(yōu)化解決方案。

計算思維可以讓學生以一個多元化的視角，用信息技術學科的思維方式去理解信息世界。計算思維隱藏于初中信息技術課程之中，去充分挖掘出各個模塊內(nèi)容中蘊含的計算思維，是有效實施計算思維教育的關鍵和前提。初中信息技術課程包括“信息技術基礎”“算法與程序設計”“人工智能初步”“機器人技術”“物聯(lián)網(wǎng)技術”五個模塊。從綱要指出的課程內(nèi)容來看，除“信息技術基礎”模塊，其他四個模塊都有在“問題分析”“問題求解”“結構與設計”“優(yōu)化設計”“算法與程序”等有涉及計算思維內(nèi)涵的顯性體現(xiàn)。在綱要的指引下，教師在這四個模塊中都可以有的放矢地去培養(yǎng)學生的計算思維。

以第一模塊“信息技術基礎”模塊為例，它是信息技術的基礎，它的內(nèi)容里也蘊藏了計算思維的內(nèi)容，只是沒有聚焦于它，這就需要教師去挖掘出隱匿計算思維的課程內(nèi)容。舉例來說，第三章《統(tǒng)計與分析數(shù)據(jù)》，教學過程中，如果教師只是讓學生機械地去做一張課程表，那么這任務僅僅是達到學習簡單操作技能的層面;如果你選定一段文字，讓學生讀懂文字，然后將文字翻譯成表格，將重復出現(xiàn)的相似內(nèi)容提煉成關鍵字生成表頭，最后制成幾行幾列的表格。那么學生通過梳理文字整理成表格的這個過程就已經(jīng)達到過程方法的層面;更高階的，如果學生能根據(jù)項目活動主題，自主規(guī)劃設計表格，收集整理活動數(shù)據(jù)，并且在這過程中會根據(jù)實際情況靈活機動，調(diào)整表格，從而更有效地收集數(shù)據(jù)，最后對數(shù)據(jù)進行分析，得出最終結論。要完成這個過程，學生必須先進行需求分析，再去概括抽象出關鍵信息，規(guī)劃方案并一步步去實施，同時不斷進行自我評估，并根據(jù)結果進一步完善過程。這樣的活動設計是明顯具有計算思維特征的。

二、 設定基于初中信息技術課程綱要的計算思維培養(yǎng)目標

在初中信息技術教學中，要明確計算思維的培養(yǎng)目標，就必須厘清課程綱要與計算思維培養(yǎng)目標之間的對應關系，建立起與課程模塊相對應的計算思維培養(yǎng)目標，也就是把抽象的培養(yǎng)目標細化成具有可操作性的具體要點，并且理清具體要點之間的相互關系。

以《信息的識別與獲取》為例，來厘清課程綱要中隱藏的計算思維培養(yǎng)目標。（見表1）

表1課程綱要（信息的識別與獲取）隱藏的計算思維培養(yǎng)目標

課程綱要涉及的計算思維

（1）知道信息的含義，能聯(lián)系生活實際，感知信息存在的普遍性。

（2）知道信息有多種來源，嘗試根據(jù)信息需求從多種渠道獲取信息。分析：信息技術在日常生活中運作的屬性與法則

了解關鍵字的意義及常見搜索引擎的特性，能提取合適的關鍵字，會使用基本的搜索技巧查找網(wǎng)絡信息，并提高搜索效率。抽象：明確利用信息工具進行信息檢索、編碼、輸出的過程和方法。

（4）能將網(wǎng)頁及網(wǎng)頁中的文字、圖片等信息保存到計算機中。數(shù)據(jù)收集

（5）了解幾種不同的網(wǎng)絡下載工具及其特點，利用其提高下載效率。

（6）在日常生活和學習中，能利用終端設備閱讀多種形式的電子讀物，初步體驗多媒體在呈現(xiàn)信息方面的優(yōu)勢。

（7）能判斷信息的有用性和時效性，對信息進行初步篩選，并能綜合多種因素判斷信息的可靠性，養(yǎng)成從權威網(wǎng)站獲取可靠信息的習慣。抽象：與生活情境結合，初步運用信息科技學科基本概念，合理地選擇工具和計算方法，養(yǎng)成學生主動適應技術發(fā)展的習慣。

（8）尊重他人的著作權，包括作品的發(fā)表權、署名權、修改權、保護作品完整權、復制權等，獲取他人信息時注意記錄來源、作者等信息，不盜用他人作品。

（9）了解信息安全的基本知識，掌握計算機病毒、木馬、惡意代碼及其他信息安全問題的基本處理方法。

（10）在復制文件或與他人傳遞、共享文件的過程中，知道可能存在病毒侵襲的風險，并加強安全防范措施。概括：建立計算機科學概念的知識結構

三、 初中信息技術教學中培養(yǎng)計算思維的教學策略

在信息社會中，計算思維能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為信息技術教育的新趨勢。初中生的計算思維教育不能只停留在信息技術工具的使用層面，而應該注重信息技術與生活學習的情境相結合，引導學生去接觸一些計算機科學概念，將培養(yǎng)方式由形象化、具體化逐步轉向抽象化、概念化。

（一） 基于計算思維內(nèi)涵分解的單個教學片斷實踐

計算思維包括了算法思維、評估、分解、抽象、概括等多種思維方式，多種思維方式不容易在一節(jié)課呈現(xiàn)出來，教師在設計教學活動時，可以只針對某一方面的思維方式，進行教學設計，從而達到單獨培養(yǎng)的目標。

1. 培養(yǎng)算法思維的教學活動

例如：算法教學中，對于算法的概念，教師可以設計一個“猜數(shù)字”的游戲活動。老師選定1到50之間的一個數(shù)字，讓學生來猜測數(shù)字。學生可以問問題，且每人只能問一個問題，老師只答是或不是。設計這個游戲的目的，是讓學生理解解決問題是有具體的步驟和方法，并且方法不唯一，我們可以通過總結歸納，體會方法的共通處，比較差異，理解算法到底是什么，培養(yǎng)算法思維。

2. 培養(yǎng)分解思維的教學活動

例如：在計算機硬件組成教學中，教師可以拆開一臺舊電腦，實物展示計算機內(nèi)部的各個組成部分，理解每個部分都是由若干小組件構成，其中小組件還可以進一步拆解。這種方法相比利用教材上的圖片，更直觀地讓學生理解計算機的組成和內(nèi)部結構。此活動的目的是培養(yǎng)學生利用分解思維來認識問題分析問題解決問題的能力。

3. 培養(yǎng)抽象思維的教學活動

例如：Flash教學中，制作乒乓球比賽的動畫，學生需要考慮重力、阻力、風力等因素，來模擬乒乓球的移動、反彈，這就需要學生使用一些抽象思維來學習處理。

4. 培養(yǎng)概括思維培養(yǎng)的教學活動

例如：位圖和矢量圖的教學中，教師需要讓學生理解這兩個相似的概念，就可以通過大量展示兩種圖的實例，顯示不同的性質(zhì)，引導學生去比較，尋找異同，最后引導學生概括出兩種圖地本質(zhì)屬性和特征。

（二） 基于計算思維培養(yǎng)的完整教學活動實踐

下面通過一個FLASH綜合的課堂實例來分析如何在信息技術學科教學中落實學生計算思維的培養(yǎng)。設計的相關課堂教學活動及說明如表2所示。

表2FLASH綜合的課堂活動和涉及的計算思維

課堂活動涉及的計算思維意圖

活動1提到學校，你的腦海里會出現(xiàn)哪些影像，哪些是你最不能忘懷的，能制作一個你眼中的學校的動畫嗎？確認問題學生可能會想到一些標志性的建筑物，想到一些場景，每個人都有自己不同的影像，并思考如何以動畫形式呈現(xiàn)。

活動2用語言向大家描述你的動畫。分析數(shù)據(jù)描述的過程是一個由想象到文字的形式，也是梳理分析的過程。

活動3用你學習的FLASH知識能實現(xiàn)嗎？抽象每一個影像就是一個動畫效果，最后都落實到具體的動畫類型。

活動4需要收集哪些動畫素材？涉及了哪些動畫對象？產(chǎn)生哪些動畫圖層？運用哪些動畫類型？設計算法設計整個動畫方案：從收集素材，到圖層設計，到每一個動畫可以選擇哪種動畫類型。方案可能不止一個。

活動5確定動畫方案并整理素材選擇最優(yōu)方案多種方案里選擇一個最合適的一個。

活動6制作動畫并展示交流推廣展示交流，介紹自己作品的亮點供大家借鑒。

在初中信息技術教學中落實學生計算思維的培養(yǎng)，我們需要深度挖掘信息技術課程中的計算思維內(nèi)涵，設定計算培養(yǎng)目標，研究教學策略，設計有利于計算思維培養(yǎng)的學習活動，從教學內(nèi)容和教學方法上突出“問題分解—模式識別—抽象提取—算法設計（解決問題）”的過程。掌握了計算思維的學生，他的高階思維能力明顯提升，在解決生活真實問題和開放問題時，會分析問題，明確需求，分解任務，設計方案，解決問題，從而促進信息技術的有效應用，真正提升學生的信息素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]C9高校聯(lián)盟.九校聯(lián)盟（C9）計算機基礎教學發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明.

[2]陳國良，董榮勝.計算思維的表述體系[J].中國大學教學，2013（12）：24-28.

作者簡介：

田莉莉，江蘇省南京市，南京一中泰山分校。