例談?dòng)?jì)算思維培養(yǎng)的初中信息技術(shù)課程教學(xué)

楊曉婷

摘要：作為初中信息技術(shù)核心素養(yǎng)的基本要素之一的計(jì)算思維，其重要性在信息技術(shù)教學(xué)中不言而喻。文章淺談新課標(biāo)中關(guān)于計(jì)算思維的定義和作用，探討培養(yǎng)中學(xué)生計(jì)算思維能力的策略和方法。在教學(xué)中通過情境創(chuàng)設(shè)，設(shè)置恰當(dāng)?shù)闹黝}，引導(dǎo)學(xué)生把遇到的復(fù)雜問題抽象化，進(jìn)而運(yùn)用計(jì)算機(jī)高效、自動(dòng)化運(yùn)行的特性解決實(shí)際問題，最終在整個(gè)教學(xué)實(shí)施過程中逐步培養(yǎng)初中學(xué)生的計(jì)算思維能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;初中信息技術(shù);課堂教學(xué)

自信息技術(shù)新課標(biāo)頒布以來，如何在初中信息教學(xué)中落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，成為目前所有初中信息技術(shù)教師急需攻堅(jiān)的課題。新課標(biāo)指出：中學(xué)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包含信息意識(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)任四個(gè)大核心要素內(nèi)容。隨著培養(yǎng)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求提出，計(jì)算思維的培養(yǎng)也隨之成為中小學(xué)信息技術(shù)課程的重要目標(biāo)指向?；谂囵B(yǎng)中學(xué)生的計(jì)算思維能力，筆者在初中信息技術(shù)課堂中不斷探討和研習(xí)。本文以《接蘋果小游戲——魔法編程》課堂實(shí)踐為例，淺談初中信息技術(shù)課堂中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的可行性策略和實(shí)施方法。

一、計(jì)算思維的概念

計(jì)算思維就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維的概念，是2006年由美國計(jì)算機(jī)科學(xué)系周以真教授所定義的。計(jì)算思維的本質(zhì)可理解為對(duì)求解具體復(fù)雜問題的抽象和實(shí)現(xiàn)問題處理的自動(dòng)化。

二、計(jì)算思維的用途

計(jì)算思維滲透在我們生活的各方各面，影響著各學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展。計(jì)算思維不僅僅屬于從事計(jì)算機(jī)科學(xué)的人群，它還是我們每個(gè)人所需的基本技能。計(jì)算思維不是教材內(nèi)容的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，它是一種思維方式，需要個(gè)體在學(xué)習(xí)過程中逐步培養(yǎng)，教師在學(xué)科課堂教學(xué)時(shí)要將教材內(nèi)容與計(jì)算思維能力培養(yǎng)二者緊密結(jié)合在一起，有計(jì)劃、合理地開展思維拓展活動(dòng)，從而提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。在信息技術(shù)教學(xué)活動(dòng)中，教師明確教育目標(biāo)，并通過一系列的主題活動(dòng)或項(xiàng)目，落實(shí)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。經(jīng)過計(jì)算思維培養(yǎng)的學(xué)生善于問題的抽象、演繹推理和歸納，更容易發(fā)現(xiàn)規(guī)律，在解決問題的過程中擁有很大的思維靈活性和開闊性。

三、初中信息技術(shù)教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)

編程相對(duì)其他科目?jī)?nèi)容，在教學(xué)過程中更容易培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力。筆者就在信息技術(shù)教學(xué)過程中如何落實(shí)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)做了一些的探討和應(yīng)用。本文以《接蘋果小游戲——魔法編程》一課為例，就如何在信息技術(shù)教學(xué)過程中培養(yǎng)初中學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行分析和研究。

（一）以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主的教學(xué)模式

在魔法編程Scratch教學(xué)實(shí)踐中，筆者以“創(chuàng)設(shè)情境一知識(shí)新授一任務(wù)呈現(xiàn)一分析任務(wù)一動(dòng)手操作一學(xué)生演示”為主線，設(shè)置多層次的任務(wù)關(guān)卡，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生思考問題，鼓勵(lì)學(xué)生把個(gè)人想法通過魔法編程實(shí)施，運(yùn)用編程軟件檢測(cè)其算法的可行性。筆者在本節(jié)課中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題探究、廣播演示、微課視頻等教學(xué)方法。

在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課，課堂開始時(shí)，筆者以生活中流行的小游戲?yàn)榍榫耙?，同時(shí)運(yùn)行播放教師提前準(zhǔn)備的Scratch小游戲——“接蘋果”（播放時(shí)相關(guān)程序語句以隱藏），并讓學(xué)生上講臺(tái)嘗試接蘋果小游戲。課堂以情景吸引學(xué)生的興趣，接著教師向?qū)W生提出問題，學(xué)生個(gè)人能否由游戲玩家向游戲設(shè)計(jì)者進(jìn)行進(jìn)階。學(xué)生交流討論，教師適時(shí)提出本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生嘗試用Scratch編寫自己的“接蘋果”小游戲，使學(xué)生明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）重視計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

計(jì)算思維能力培養(yǎng)的過程，是對(duì)復(fù)雜問題的探究過程，是教師引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地思考問題的過程，是讓學(xué)生逐步養(yǎng)成思考習(xí)慣的過程。學(xué)生在面對(duì)具體問題時(shí)，要學(xué)會(huì)思考如何將問題構(gòu)建成計(jì)算機(jī)可處理的模型并實(shí)現(xiàn)問題的自動(dòng)化執(zhí)行。

1.教學(xué)環(huán)節(jié)著重對(duì)問題的抽象處理

在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課中，教師在課堂開始時(shí)，提及生活里熱門的小游戲，并打開以前學(xué)生編寫的小游戲，吸引學(xué)生的注意力，適時(shí)情境導(dǎo)人新課內(nèi)容并明確學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)。教師打開“接蘋果”小游戲，要求一名學(xué)生到教師機(jī)用Scratch軟件試一試。因?yàn)榍皫坠?jié)課已介紹了Scratch程序運(yùn)行指令，學(xué)生得到教師的允許，看了教師展示的游戲描述，很快就熟練游戲操作。接收廣播的學(xué)生也興致勃勃，對(duì)編寫程序的熱情高漲。教師提出主題任務(wù)，讓學(xué)生思考，如何編寫自己的“接蘋果”小游戲。教師引導(dǎo)學(xué)生把問題抽象化處理，學(xué)生交流討論，在編程過程中如何實(shí)現(xiàn)小游戲的規(guī)則要求。師生共同討論、歸納形成程序結(jié)構(gòu)流程圖（如圖1）。在結(jié)構(gòu)流程圖的構(gòu)建過程中，學(xué)生通過一系列的思考活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其計(jì)算思維的培養(yǎng)。

2.注重細(xì)節(jié)問題引導(dǎo)

在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課中，學(xué)生的思維經(jīng)歷多次抽象后，能夠?qū)ⅰ盎褰犹O果”這一實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為“用程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)滑板隨鼠標(biāo)移動(dòng)接蘋果”。但問題依然存在，教師繼續(xù)設(shè)問：（1）程序運(yùn)行過程中，蘋果下落以及反彈的角度大概在哪個(gè)范圍？（2）為什么流程圖里加個(gè)“移動(dòng)5步”的指令？能不能不要？結(jié)合前面所學(xué)內(nèi)容，經(jīng)過思考、嘗試，有學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)歷和理科學(xué)科知識(shí)，得出結(jié)論蘋果下落的角度是“面向在135度到225度間隨機(jī)選一個(gè)數(shù)方向”，蘋果反彈的角度是“面向在負(fù)60度到正60度”，流程圖里加個(gè)“移動(dòng)5步”的指令是為了實(shí)現(xiàn)蘋果的下落動(dòng)作。

3.在程序執(zhí)行與調(diào)試過程中滲透計(jì)算思維能力培養(yǎng)

程序的執(zhí)行和調(diào)試是編程的重要環(huán)節(jié)。在程序執(zhí)行和調(diào)試的過程中出現(xiàn)的問題是突發(fā)的、因編程者而異。因此，執(zhí)行和調(diào)試程序?qū)W(xué)生的思維能力要求更高，對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)更深入全面。在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課中，學(xué)生在經(jīng)歷了問題抽象化，構(gòu)建程序流程圖的過程后，開始“接蘋果”小游戲的程序編寫。學(xué)生邊編寫邊調(diào)試程序，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。比如，在程序編寫過程中，有的學(xué)生發(fā)現(xiàn)無法把“在135度到225度間隨機(jī)選一個(gè)數(shù)”運(yùn)算命令嵌入“面向10度方向”運(yùn)動(dòng)命令語句中。這時(shí)教師讓學(xué)生先觀看微視頻，自己查找問題的解決方案。在有高難度的問題出現(xiàn)時(shí)，師生共同探究，一步步探尋解決方案。學(xué)生在面對(duì)各種編程突發(fā)問題時(shí)，利用自身的計(jì)算思維能力可以高效地解決問題，不再需要教師手把手地指導(dǎo)。

課堂結(jié)束時(shí)，教師提出“拓展任務(wù)”讓學(xué)生在課后進(jìn)行思考和探索：如果增加游戲難度，同學(xué)們應(yīng)該如何設(shè)計(jì)優(yōu)化當(dāng)前的小游戲程序？學(xué)生帶著拓展任務(wù)，課后繼續(xù)思考。課后任務(wù)拓展可以有效地保證學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)的延續(xù)。

四、結(jié)語

學(xué)生體會(huì)計(jì)算思維的本質(zhì)——抽象和自動(dòng)化，是信息技術(shù)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要環(huán)節(jié)。初中編程教學(xué)力求學(xué)生將實(shí)際問題進(jìn)行化簡(jiǎn)、分離、抽象成計(jì)算機(jī)可處理的問題，并利用計(jì)算機(jī)高效運(yùn)行、自動(dòng)處理的特性去解決問題。計(jì)算機(jī)思維能力的培養(yǎng)并不是在短時(shí)間內(nèi)就能夠形成的，而是在課程的開設(shè)過程中逐漸養(yǎng)成的。在信息技術(shù)課程教學(xué)中，教師需要把計(jì)算思維培養(yǎng)滲透進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式當(dāng)中，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生思考，拓寬學(xué)生的思維視野，在常規(guī)課程和校本課程中有效訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力。