點(diǎn)燃高中信息技術(shù)課堂計(jì)算思維的火花

摘 要： 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我們生活的世界正在以驚人的速度發(fā)展，伴隨互聯(lián)網(wǎng)的普及，我們看待世界的角度也有所變化，國(guó)家正努力培養(yǎng)青年一代的綜合發(fā)展能力，為此教育部對(duì)青少年的教學(xué)方式做出了一定調(diào)整，2017年頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出了四大核心素養(yǎng)：信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任的數(shù)字化公民。信息技術(shù)這門學(xué)科的教育從培養(yǎng)信息技術(shù)操作的熟練程度向?qū)W科核心素養(yǎng)能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，其中計(jì)算思維是核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重中之重，在課堂上有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維成為教師首先要完成的任務(wù)。

關(guān)鍵詞： 信息技術(shù);高中;計(jì)算思維;核心素養(yǎng)

一、 引言

人類區(qū)別于計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)就是具有獨(dú)特的思想，每個(gè)人都有自己看待一件事物不一樣的想法，計(jì)算不單單是要求一個(gè)人會(huì)應(yīng)用加減乘除這種簡(jiǎn)單的基本運(yùn)算，更重要地是要讓一個(gè)人產(chǎn)生這種思維。計(jì)算思維的概念，不同的專家對(duì)此有著不同解釋，但它的地位在任何人眼中都十分重要，能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)的思維方式來(lái)高效地解決生活中遇到的問題是現(xiàn)階段青少年應(yīng)該具備的一種能力，這種能力也是當(dāng)前大多數(shù)青少年所欠缺的，如何在信息技術(shù)課堂中有效地培養(yǎng)計(jì)算思維是教師首先要解決的問題，為此，教師根據(jù)平時(shí)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，討論出幾種方式在課堂中進(jìn)行授課，從而提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和知識(shí)遷移的能力。

二、 計(jì)算思維的理解

計(jì)算思維是由美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授率先提出的，他指明，問題的求解是在計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，在此過程中，涉及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人類行為的理解等方面的相關(guān)知識(shí)。在解決問題時(shí)，這種思維是吸取了計(jì)算機(jī)問題求解的一般方式，通過模擬真實(shí)現(xiàn)象、簡(jiǎn)化、轉(zhuǎn)換等方法將問題一步一步解決?？萍荚诓粩嗟匕l(fā)展和進(jìn)步，運(yùn)用計(jì)算思維來(lái)解決問題越來(lái)越普遍，智能家居即將成為我們生活的一部分，5G時(shí)代的到來(lái)，我們將逐漸進(jìn)入智能時(shí)代，人工智能能否完全取代人類呢？不能，但計(jì)算思維將成為一種主流的思維方式?，F(xiàn)階段，學(xué)生不僅要具備閱讀、寫作和算數(shù)等基本能力，還要具備計(jì)算思維的意識(shí)和素養(yǎng)。學(xué)生們能夠運(yùn)用遞歸思想來(lái)解決問題，通過這種素養(yǎng)的培養(yǎng)，他們?cè)诿鎸?duì)未知的問題時(shí)，能從容地對(duì)待，從問題的來(lái)源，運(yùn)用抽象化、工程化、數(shù)據(jù)化、仿真化等多元化的計(jì)算思維方式，在腦海中快速比對(duì)，形成最優(yōu)解法來(lái)解決問題。所以，高中生應(yīng)該具備這樣的信息素養(yǎng)，來(lái)迎接時(shí)代的發(fā)展。

三、 如何在課堂中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

（一）進(jìn)階的探究式教學(xué)模式，提升學(xué)生的計(jì)算思維的意識(shí)

現(xiàn)階段的信息技術(shù)教師在課堂上還是重在培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用軟件操作熟練的能力，而忽視了使用信息技術(shù)解決問題的能力，導(dǎo)致以計(jì)算思維為核心的信息技術(shù)核心素養(yǎng)目標(biāo)難以達(dá)標(biāo)。課堂處于講授為主，學(xué)生練習(xí)為輔的傳統(tǒng)教學(xué)模式，傳統(tǒng)的講授課堂學(xué)生參與度不高，容易讓學(xué)生萌發(fā)厭學(xué)、怕學(xué)的消極情緒。那么什么樣的教學(xué)模式才能有效地激發(fā)學(xué)生的求知欲呢？余文森教授《能力導(dǎo)向的課堂有效教學(xué)》中提道：當(dāng)代課堂教學(xué)必將從“聽講”走向“閱讀”。學(xué)生不再依賴教師的講授，而能夠通過自學(xué)而獲得知識(shí)。在課上教師可以通過對(duì)問題的提出來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自主思考，在思考過程中教師在一旁給予相應(yīng)的指導(dǎo)，最終讓學(xué)生在思維方式上得到提升。進(jìn)階的探究式課堂設(shè)置由易到難的探究活動(dòng)，能夠有效激發(fā)學(xué)生的求知欲，學(xué)生通過問題情境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，利用小組討論，分析問題，尋找解決策略，學(xué)生展示和評(píng)價(jià)。在整個(gè)教學(xué)流程設(shè)計(jì)滲透了計(jì)算思維的思想，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中提升計(jì)算思維意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用和知識(shí)遷移的能力。

（二）從知識(shí)背景出發(fā)，建立計(jì)算思維的概念

在教學(xué)過程中教師沒有必要完全按照教材中規(guī)定的內(nèi)容順序進(jìn)行講解。信息技術(shù)中有一些專業(yè)性較強(qiáng)的概念學(xué)習(xí)起來(lái)相對(duì)枯燥，若是完全按照課本中的順序講解，同學(xué)們難免會(huì)產(chǎn)生厭煩心理。所以，教師在備課過程中應(yīng)多考慮同學(xué)們的理解能力和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，綜合以上兩個(gè)方面對(duì)課本中的重要內(nèi)容有選擇地進(jìn)行講解。例如，在課上可以通過介紹與所學(xué)內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)背景，通過吸引學(xué)生的興趣，從而讓學(xué)生對(duì)這種思考方式有一定程度的了解，在課堂進(jìn)行的過程中逐漸滲透這種思想，最終讓學(xué)生內(nèi)化為自身的一項(xiàng)專業(yè)技能。背景的介紹要和課堂內(nèi)容相互聯(lián)系，如，在講述計(jì)算機(jī)的由來(lái)時(shí)，老師可以通過介紹時(shí)代的背景以及在當(dāng)代為什么會(huì)有科學(xué)家提出研發(fā)最初的計(jì)算機(jī)，在這些背景中吸引學(xué)生的興趣，同時(shí)培養(yǎng)班級(jí)成員追本溯源的思維。例如介紹信息與數(shù)據(jù)時(shí)，我們首先要了解這兩者的基本概念，信息是對(duì)客觀世界的抽象描述，在數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域，一般將其認(rèn)為是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界事物所存在的不同方式或是其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的組合形式;而數(shù)據(jù)則是儲(chǔ)存在某一種媒體上能夠識(shí)別的物理符號(hào)。這兩個(gè)概念對(duì)于學(xué)生來(lái)講相對(duì)抽象，老師可以換一種表述方式幫助學(xué)生理解。我們都知道在考試過程中題干會(huì)有很多重要的內(nèi)容，那么在同學(xué)們讀題的過程中，能夠利用到的有效文字，我們便可以將其視為有效信息，而題中所給的關(guān)系式和數(shù)字，就稱之為數(shù)據(jù)。在這一過程中，有效地培養(yǎng)了學(xué)生“讀”的能力。那么，在信息技術(shù)的領(lǐng)域我們要知道數(shù)據(jù)是能夠反映信息的，而信息要依靠數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)。那么，我們?yōu)槭裁茨軌蚶镁W(wǎng)絡(luò)搜索到很多年前的數(shù)據(jù)呢？通過這個(gè)問題，老師要讓學(xué)生自己思考，在思考的過程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。之前已經(jīng)介紹過計(jì)算思維不單單只要求孩子們具備基本的算數(shù)能力，更要求學(xué)生獨(dú)立思考，建立兩者的聯(lián)系。所以通過思考教師引出數(shù)據(jù)庫(kù)的概念并告知學(xué)生數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用方式。

（三）豐富教學(xué)情境，提升計(jì)算思維

任何課程的教學(xué)如果教學(xué)情境過于枯燥，學(xué)生在課堂中很難配合老師完成教學(xué)目標(biāo)，在授課過程中，教師可以豐富教學(xué)情境，從而提升同學(xué)們的相關(guān)思想。其實(shí)計(jì)算思維在課程的每一個(gè)階段都有參與，只是由于在課上關(guān)注的重點(diǎn)不一樣，教師們往往會(huì)忽略這種想法，但是在課上教師如果刻意地提升學(xué)生這方面的能力，往往會(huì)讓授課內(nèi)容變得突兀。這時(shí)老師可以通過有趣的課堂情境將這些思維在課堂中滲透，同學(xué)們也會(huì)在不知不覺中進(jìn)步，在情景介紹的過程中，不同的學(xué)生會(huì)有不同的切入點(diǎn)，在這些不同的切入點(diǎn)當(dāng)中利于同學(xué)們發(fā)散思維的形成，正是這種最初的發(fā)散性思維，能夠促進(jìn)孩子們計(jì)算思維的養(yǎng)成。例如，在不同的軟件應(yīng)用當(dāng)中老師可以采用不同的教學(xué)案例。在課上老師可以借由現(xiàn)在不論男生還是女生都會(huì)先將自己的照片進(jìn)行調(diào)整之后再公布到社交媒體中，向?qū)W生提出問題：在電腦上如何完成圖片的修改呢？這時(shí)老師就可以介紹PS這個(gè)軟件的基本用法。面對(duì)新奇的軟件同學(xué)們會(huì)十分好奇，自然就會(huì)產(chǎn)生許多千奇百怪的想法，老師讓同學(xué)們將菜單欄拉下，小組討論這個(gè)軟件能將圖片進(jìn)行怎樣的處理？在這種具體情境的教學(xué)環(huán)境中，教師不斷引導(dǎo)學(xué)生自我思考，通過大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)同學(xué)們能主動(dòng)地思考如何用計(jì)算思維解決問題。

（四）根據(jù)具體情況鍛煉計(jì)算思維

當(dāng)然，這種思考模式的鍛煉離不開具體的實(shí)際操作，在信息技術(shù)課堂上，教師應(yīng)多向?qū)W生滲透在實(shí)際情況中如何運(yùn)用自己的思維能力。例如在介紹算法的時(shí)候，教師就可以將信息技術(shù)與同學(xué)們的數(shù)學(xué)結(jié)合在一起，我們知道算法初步主要是介紹如何利用電腦中的程序執(zhí)行相應(yīng)的命令，在課上老師可以先介紹這個(gè)程序的創(chuàng)建方式，在不同的條件當(dāng)中不同的符號(hào)順序和英文單詞表示了不同的算法，我們可以根據(jù)書中的例子進(jìn)行具體的解釋，在相關(guān)操作系統(tǒng)當(dāng)中，簡(jiǎn)單的算法都存在固定的輸入模式，但是如果同學(xué)們想要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)屬于自己的獨(dú)特算法，那就要運(yùn)用到編程的相關(guān)手段，在高中階段的選修課《算法與程序設(shè)計(jì)》上有對(duì)這方面做要求，老師可以對(duì)這方面的內(nèi)容進(jìn)行介紹，同學(xué)們能夠?qū)嶋H操作的就是建立自己的思維導(dǎo)圖。例如，對(duì)計(jì)算機(jī)這門課程進(jìn)行簡(jiǎn)單的總結(jié)，同學(xué)們由思維導(dǎo)圖的形式將本學(xué)期老師介紹的內(nèi)容做出整理。這時(shí)同學(xué)們首先會(huì)思考，這學(xué)期教師主要講解了書上的那些內(nèi)容，其中有一些部分是需要重點(diǎn)掌握的，在這當(dāng)中的一些知識(shí)對(duì)后續(xù)的內(nèi)容還存在一定的鋪墊作用。同學(xué)們?cè)谀X海中對(duì)這學(xué)期的內(nèi)容進(jìn)行回顧，產(chǎn)生出一個(gè)大致的方向，接著同學(xué)們利用電腦對(duì)這些內(nèi)容做出總結(jié)，首先要列出本學(xué)期的大綱，接著通過不同顏色的字體強(qiáng)調(diào)出不同單元的重點(diǎn)內(nèi)容，將其中的聯(lián)系用不同的符號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，鍛煉同學(xué)們的總結(jié)能力。在實(shí)際的操作過程中教師可以讓學(xué)生對(duì)著課本中列舉的例子在電腦上輸入，最終得出結(jié)論。計(jì)算機(jī)最突出的特點(diǎn)便是能夠快速精準(zhǔn)地計(jì)算出復(fù)雜的數(shù)據(jù)，在課上老師可以教會(huì)學(xué)生如何在電腦上輸入不同的符號(hào)推算出很多數(shù)據(jù)的加權(quán)平均數(shù)和方差，在實(shí)踐中感受到電腦的方便之處，在平時(shí)也能夠?yàn)榇蠹覝p輕一些負(fù)擔(dān)。在實(shí)際教學(xué)中同學(xué)們能夠更加深刻地體會(huì)到信息技術(shù)的方便之處，通過自己的動(dòng)手操作同學(xué)們的計(jì)算思維也能夠在一定程度上得到培養(yǎng)，學(xué)生們?cè)诖诉^程中能夠意識(shí)到理論和實(shí)際結(jié)合的重要性，從而打破常規(guī)突破自我。

四、 結(jié)語(yǔ)

如今已經(jīng)全面進(jìn)入到信息時(shí)代，教師在教育過程中應(yīng)該積極了解最新的信息并向?qū)W生們傳達(dá)，高中階段是一個(gè)人能力和思維形成的關(guān)鍵時(shí)期，這一階段的教學(xué)也顯得尤為重要，信息技術(shù)作為同學(xué)們與現(xiàn)代社會(huì)接軌的一項(xiàng)實(shí)用工具，在授課過程中更應(yīng)該注重其方式方法，在課上通過滲透計(jì)算思維，讓同學(xué)們形成發(fā)現(xiàn)問題并自己解決問題的意識(shí)，從而感知計(jì)算思維在生活中的運(yùn)用，最終提升自己的綜合能力。

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作者簡(jiǎn)介：

陳婕，福建省漳平市，福建省漳平第一中學(xué)。