基于計(jì)算思維的“信息技術(shù)”課程教學(xué)研究

黃強(qiáng)

摘? ?要：新課改要求當(dāng)代教學(xué)必須緊緊跟隨著信息時(shí)代的發(fā)展變化，因此，信息技術(shù)教學(xué)應(yīng)用培養(yǎng)的著重點(diǎn)在于幫助學(xué)生形成計(jì)算思維，這樣不僅滿足專業(yè)課程教學(xué)需要，提升學(xué)生信息素養(yǎng)，還對(duì)學(xué)生未來的學(xué)習(xí)、工作有著重要的幫助意義。鑒于此，文章以計(jì)算思維作為切入點(diǎn)，對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行概述，就信息技術(shù)教學(xué)中的不足，提出了解決策略，對(duì)在信息技術(shù)課堂中如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);計(jì)算思維;思維能力;培養(yǎng)

在信息化教學(xué)的背景下，各學(xué)科的教學(xué)思維模式都已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，教育革新已經(jīng)成為我國目前全面發(fā)展的戰(zhàn)略核心思想。雖然教育部對(duì)于信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)已經(jīng)作出了明確的規(guī)定[1]，但是，由于缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的文獻(xiàn)論文的指導(dǎo)，信息教學(xué)的課堂教學(xué)仍然沒有對(duì)計(jì)算思維形成重視。因此，就需要相關(guān)學(xué)科教師對(duì)此進(jìn)行深思。

1? ? 計(jì)算思維概述

信息化的發(fā)展讓計(jì)算思維逐漸得到人們的重視，國際教育技術(shù)協(xié)會(huì)通過對(duì)國外學(xué)者的學(xué)術(shù)研究結(jié)論，總結(jié)性地對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行定義。

計(jì)算思維的主要思維方式就是通過回答設(shè)計(jì)問題，以計(jì)算機(jī)或者其他工具作為媒介，在這個(gè)過程中，通過對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行重組、分析、再現(xiàn)。依托算法的工作原理，進(jìn)行解決方案設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、識(shí)別。最后，根據(jù)“舉一反三”的方式，總結(jié)解決問題的過程，然后靈活應(yīng)用。簡單來說，計(jì)算思維就是培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)家的思維方式，不僅能夠完成計(jì)算機(jī)編程，還要有抽象在多個(gè)層次上進(jìn)行思維考慮的能力。

2? ? 培養(yǎng)計(jì)算思維的必要性

對(duì)于計(jì)算思維的培養(yǎng)，其實(shí)是有其必然執(zhí)行的目的，因?yàn)橛?jì)算思維可以讓學(xué)生更容易解決問題[2]，通過將一些抽象難理解的問題條理化可以得到更具有邏輯性和科學(xué)性的答案，計(jì)算思維可以讓學(xué)生將一個(gè)非具象性的問題更有邏輯地表達(dá)出來，使得學(xué)生在將來激烈的社會(huì)競爭環(huán)境中可以避免處于劣勢(shì)。另外，一個(gè)國家全方位地培養(yǎng)國民的計(jì)算思維，可以讓這個(gè)國家在整個(gè)國際上站穩(wěn)腳跟。之所以如此積極地建議著重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，是因?yàn)橛?jì)算思維不僅是單純的邏輯、科學(xué)處理和分析數(shù)據(jù)的方法，更是要通過計(jì)算思維去解決實(shí)際出現(xiàn)的問題。它是一種能力，一種可以適應(yīng)人們生產(chǎn)生活智能化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化生活的一種能力，因此，對(duì)于培養(yǎng)計(jì)算思維刻不容緩。

3? ? “信息技術(shù)”課程現(xiàn)狀

“信息技術(shù)”的課程學(xué)習(xí)還存在著某些弊端，很多老師具備相當(dāng)強(qiáng)的教育實(shí)力和計(jì)算機(jī)的專業(yè)能力，但是在授課時(shí)往往會(huì)桎梏于課本里，只負(fù)責(zé)講解傳授書中內(nèi)容，卻忽略了學(xué)生對(duì)于信息技術(shù)的興趣和信息技術(shù)本身具有的實(shí)用和實(shí)踐[3]，因此，課堂學(xué)習(xí)和實(shí)際操作脫線，學(xué)生對(duì)于老師的講解也是一知半解，更使得整堂課下來，學(xué)生收獲和感悟的東西寥寥無幾。

4? ? 計(jì)算思維的培養(yǎng)

4.1? 在生活中滲透計(jì)算思維教育

計(jì)算思維的培養(yǎng)不能僅限于課堂形式，也可以讓他們將課本中學(xué)到的內(nèi)容運(yùn)用到實(shí)際的生活中去。編程對(duì)于學(xué)生來說可能太過于抽象，且與其他的學(xué)科的關(guān)聯(lián)性較少，要想讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得學(xué)習(xí)樂趣，就要從生活入手，將生活中出現(xiàn)的問題與編程聯(lián)系在一起，能夠幫助學(xué)生激發(fā)對(duì)編程的探究欲望，從而加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握編程，提升解決問題的能力。

4.1.1? 問題提出

問題1：請(qǐng)用流程圖畫出自動(dòng)售貨機(jī)中微處理器本次自動(dòng)售貨的過程。

問題2：如果小明同學(xué)在自動(dòng)售貨機(jī)前購物沒有成功，請(qǐng)列出沒有成功的3種可能原因。

4.1.2? 本題的設(shè)計(jì)思路及學(xué)生答題要求

本題的立意是能夠檢測學(xué)生計(jì)算思維、利用數(shù)字化工具解決問題和信息意識(shí)方面的內(nèi)容。在運(yùn)用數(shù)字化工具的活動(dòng)中，理解數(shù)字化工具與個(gè)人生活的相互關(guān)系，理解數(shù)字化工具的關(guān)鍵特征。在應(yīng)用過程中自主學(xué)習(xí)數(shù)字化工具，能夠認(rèn)識(shí)到數(shù)字化工具對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憽?/p>

4.2? 在編程教學(xué)中滲透計(jì)算思維

“信息技術(shù)”教師可以利用編程教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、設(shè)計(jì)算法、編寫代碼，將一個(gè)問題分解進(jìn)行解決，主要依托邏輯分析和細(xì)分步驟構(gòu)思出解決方案，利用遷移將這樣解決問題的過程應(yīng)用到其他的問題中。下面將計(jì)算思維分為分解任務(wù)、模式認(rèn)知、抽象思維、算法設(shè)計(jì)4個(gè)步驟進(jìn)行實(shí)際編程教學(xué)。

計(jì)算“1+2+……+N”。

4.2.1? 分解問題

分解問題，顧名思義，就是將問題分解為一個(gè)個(gè)小問題，以達(dá)到逐一擊破的預(yù)期。從“1+2+……+N”這道計(jì)算題中，能夠看到該題與“1+2+……100”十分相似，因此，可以將其分解為“1+2+……100”和“修改循環(huán)變量”兩個(gè)小問題。

4.2.2? 模式認(rèn)知

教師可以讓學(xué)生嘗試著思考“1+2+……+100”的計(jì)算過程，然后“舉一反三”計(jì)算“1+2+……+N”。

“1+2+……+100”的計(jì)算是采用了循環(huán)累加的方式解決的，那么“1+2+……+N”的計(jì)算只要采取相同的解題方式也能迎刃而解。

4.2.3? 抽象思維

當(dāng)學(xué)生根據(jù)上一步驟的提示，設(shè)計(jì)出程序，并且成功進(jìn)行運(yùn)行。教師可以讓學(xué)生思考“當(dāng)N=200”時(shí)，程序結(jié)果如何？“當(dāng)N=300”時(shí)，程序是否還能運(yùn)行？學(xué)生在問題的驅(qū)動(dòng)下，除了設(shè)計(jì)程序本身之外就會(huì)關(guān)注程序運(yùn)行的結(jié)果，通過不同條件的測試，解決在測試中出現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)程序漏洞，使程序結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)謹(jǐn)。

4.2.4? 算法設(shè)計(jì)

對(duì)于該示例而言，采用的算法為累加法和等差公式法。學(xué)生需要對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，并且按算法設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行編寫即可。但是還要注意加強(qiáng)對(duì)執(zhí)行結(jié)果的關(guān)注，確保程序的正確性。接著對(duì)比兩種算法的代碼設(shè)計(jì)，讓學(xué)生體驗(yàn)代碼優(yōu)劣帶來的程序變化，提升學(xué)生的認(rèn)識(shí)。

計(jì)算思維培養(yǎng)能夠開拓展學(xué)生的思維，教師可以根據(jù)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的理解程度加深日常教學(xué)。“信息技術(shù)”編程教學(xué)要將編程與用戶的生活和學(xué)習(xí)聯(lián)系起來，幫助學(xué)生理解編程活動(dòng)，掌握應(yīng)用“信息技術(shù)”解決問題的思想和方法，能夠更容易幫助學(xué)生培養(yǎng)計(jì)算思維。

4.3? 在軟件教學(xué)中滲透計(jì)算思維

信息時(shí)代的用戶已經(jīng)具備一定的計(jì)算機(jī)軟件使用經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)計(jì)算機(jī)有了一定掌握能力，但只是掌握使用皮毛，對(duì)知識(shí)、技能都沒有較深的認(rèn)識(shí)。因此，“信息技術(shù)”教師需要幫助學(xué)生解決思維方式的問題，計(jì)算機(jī)或者計(jì)算機(jī)軟件的使用是開發(fā)人員在用戶使用的角度開發(fā)出來的，其實(shí)就是計(jì)算思維轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀ㄋ伎妓季S。因此，在教學(xué)過程中，教師必須讓學(xué)生深入地應(yīng)用軟件背后的開發(fā)操作思維，引導(dǎo)學(xué)生挖掘這些功能背后的原理和思維方式。學(xué)生能夠?qū)δ艿膶?shí)現(xiàn)過程有一定的了解，并且學(xué)會(huì)用這樣的思考方式解決問題，這也就是計(jì)算思維形成的雛形 。因此，“信息技術(shù)”教師就可以利用這樣的方式進(jìn)行教學(xué)，以不同的軟件功能，讓學(xué)生通過自主探索深入理解計(jì)算思維。

4.4? 在使用“思維工具”中滲透計(jì)算思維

“思維工具”是無形的意識(shí)形態(tài)技術(shù)，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)重視這種無形的意識(shí)形態(tài)技術(shù)，教會(huì)學(xué)生如何思考、如何學(xué)習(xí)，并教會(huì)學(xué)生選擇恰當(dāng)?shù)乃季S工具開展思維訓(xùn)練，使學(xué)生認(rèn)識(shí)思維、激發(fā)思考、構(gòu)建思維結(jié)構(gòu)與流程，并在練習(xí)和學(xué)習(xí)過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生從無意識(shí)的思維到有意識(shí)思維直到無意識(shí)自動(dòng)思維的習(xí)慣。

在“信息技術(shù)”教學(xué)過程中，通過概念圖，利用思維導(dǎo)圖等“思維工具”，幫助學(xué)生清晰而直觀地模擬人腦利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行思維的過程，幫助學(xué)習(xí)者認(rèn)識(shí)思維、激發(fā)思考。學(xué)生在使用“思維工具”的過程中，通過使用關(guān)鍵詞或關(guān)鍵想法作為思維原點(diǎn)，觸發(fā)學(xué)習(xí)者進(jìn)行放射性思考。

5? ? 結(jié)語

基于計(jì)算思維的“信息技術(shù)”課程教學(xué)研究在提升用戶信息技術(shù)水平和培養(yǎng)計(jì)算思維上，幫助學(xué)生在信息化世界更好發(fā)展都有著重要意義。在這個(gè)過程中，在生活和編程中幫助學(xué)生培養(yǎng)計(jì)算思維能力的策略，不僅是信息化時(shí)代的人才教育發(fā)展趨勢(shì)，也是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)能力的要求，作為信息技術(shù)教師，要深化學(xué)習(xí)，探索提高計(jì)算能力的可行思路，利用創(chuàng)新教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛能，只有這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，更好地解決實(shí)際問題。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李藝，鐘柏昌.重構(gòu)信息技術(shù)課程從經(jīng)驗(yàn)選擇走向思想投射[J].電化教育研究，2015（10）：5-13.

[2]王學(xué)紅.高中信息技術(shù)課堂進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)的思考與實(shí)踐[J].中國信息技術(shù)教育，2014（13）：39-40.

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Research on teaching of “Information Technology” course based on computing thinking

Huang Qiang

（Guangdong Luoding Experimental Middle School， Luoding 527200， China）

Abstract：The new curriculum reform requires that contemporary teaching must closely follow the development and changes of the information age. Therefore， the application of “Information Technology” in teaching lies in helping students form computational thinking， which not only meets the teaching needs of specialized courses and improves students information literacy， but also has played an important role in students future study and work. In view of this， this paper takes computational thinking as a breakthrough point， summarizes computational thinking， constructively puts forward solutions to the shortcomings of “Information Technology” teaching， aiming at discussing how to cultivate students computational thinking ability in “Information Technology” classroom.

Key words：information technology; computational thinking; thinking ability; training