計(jì)算思維培養(yǎng)下的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)

安徽省宣城市寧國(guó)市第一初級(jí)中學(xué) 李文浩

信息時(shí)代使信息技術(shù)的教學(xué)地位日益提升，計(jì)算思維更是在信息時(shí)代發(fā)揮著重要作用，并逐漸成為信息技術(shù)課程重要的教學(xué)內(nèi)容。培養(yǎng)計(jì)算思維有助于提高學(xué)生的思維能力和計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力，同時(shí)在一定程度上也能發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)綜合型人才的需要。而學(xué)生在具備計(jì)算思維的條件下才能滲透信息技術(shù)的課程。因此，在初中信息技術(shù)的課堂教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)該結(jié)合課程內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，從而為學(xué)生的未來(lái)發(fā)展提供無(wú)限的可能。

一、培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性

計(jì)算思維是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)程序等的思維方式，所以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維對(duì)初中信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)較為重要。初中教師應(yīng)該在信息技術(shù)的課堂教學(xué)中重視學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，使學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)的基本技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生積極運(yùn)用所學(xué)的信息知識(shí)解決問(wèn)題，從而有效提高信息技術(shù)的課程質(zhì)量。其次，在初中信息技術(shù)的課堂上加強(qiáng)計(jì)算思維的培養(yǎng)，能夠幫助學(xué)生掌握有關(guān)信息技術(shù)的基本技能，同時(shí)使學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)解決信息技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題。在信息技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，重視學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)和實(shí)際運(yùn)用，對(duì)信息技術(shù)的課程發(fā)展有重要意義，不但能有效開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能，為學(xué)生的未來(lái)創(chuàng)造機(jī)遇，而且有利于提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作能力，幫助學(xué)生有效掌握計(jì)算機(jī)基本工作原理和基礎(chǔ)知識(shí)，為信息技術(shù)的深入學(xué)習(xí)與研究提供保障。

二、初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)的策略探究

（一）重視學(xué)生算法思維的培養(yǎng)

算法思維是計(jì)算思維的重要內(nèi)容，在進(jìn)行初中信息技術(shù)的授課時(shí)，教師可以有機(jī)結(jié)合游戲和教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，使學(xué)生在日常的游戲教學(xué)中培養(yǎng)一定的算法思維，從而幫助學(xué)生深入理解初中信息技術(shù)的知識(shí)。

以“分治算法”的教學(xué)為例，分治算法是信息學(xué)競(jìng)賽中常用的幾種算法之一，教師可以在授課的過(guò)程中融合猜數(shù)字的游戲，引導(dǎo)學(xué)生積極參與游戲，有助于學(xué)生理解分治算法的原理。游戲的規(guī)則是：教師利用一個(gè)自編的程序產(chǎn)生一個(gè)1 至100 的隨機(jī)整數(shù)，給學(xué)生七次機(jī)會(huì)猜出這個(gè)隨機(jī)整數(shù)，每次學(xué)生輸入一個(gè)整數(shù)后，程序會(huì)根據(jù)產(chǎn)生的隨機(jī)整數(shù)和學(xué)生輸入的整數(shù)的大小關(guān)系給出提示信息，指示學(xué)生輸入的數(shù)比隨機(jī)整數(shù)大還是小，在七次機(jī)會(huì)之內(nèi)猜出正確的數(shù)即為贏，用完七次機(jī)會(huì)而不能猜出正確的隨機(jī)整數(shù)即為輸。通過(guò)幾輪游戲比賽后，有學(xué)生就發(fā)現(xiàn)了取勝的秘籍在于：每次輸入的數(shù)應(yīng)是數(shù)據(jù)范圍的中間值。教師通過(guò)和學(xué)生一起玩猜數(shù)字游戲，并引導(dǎo)學(xué)生找到游戲的竅門(mén)，很快就能和學(xué)生一起總結(jié)并提煉出分治算法解題的一般要義：將一個(gè)難以直接解決的大問(wèn)題，分割成一些規(guī)模較小的相同問(wèn)題，以便各個(gè)擊破，分而治之。猜數(shù)字游戲不僅可以幫助學(xué)生理解分治算法的一些基本概念，掌握該算法解題的一般步驟，同時(shí)也在實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用中培養(yǎng)了學(xué)生的算法思維。

（二）重視程序設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)

在初中信息技術(shù)的課堂上，大多數(shù)教師過(guò)于注重學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，而忽視了計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能的培養(yǎng)，從而限制了培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力這一教學(xué)目標(biāo)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，信息技術(shù)逐漸滲透人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，使人們的生活向智能化以及?shù)據(jù)化等趨勢(shì)發(fā)展。因此，在初中信息技術(shù)的教學(xué)中，教師應(yīng)該重視程序設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)，注重計(jì)算思維的培養(yǎng)，同時(shí)使學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐技能和思維能力得到有效的訓(xùn)練和提升，并且適當(dāng)進(jìn)行編程語(yǔ)言的教學(xué)，為計(jì)算機(jī)的深入學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)，從而為學(xué)生今后的發(fā)展創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

以“分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)”的教學(xué)內(nèi)容為例，教師在講授完if 語(yǔ)句和switch 語(yǔ)句這兩種分支結(jié)構(gòu)的語(yǔ)句后，拋給學(xué)生一個(gè)問(wèn)題：如果90—100 分對(duì)應(yīng)A 等，70—89 分對(duì)應(yīng)B 等，60—69 分對(duì)應(yīng)C 等，0—59 分對(duì)應(yīng)D 等，那么如何設(shè)計(jì)一個(gè)程序，根據(jù)輸入的學(xué)生成績(jī)，給出相應(yīng)的等級(jí)呢？學(xué)生在小組討論和自主探究后會(huì)給出一種if 語(yǔ)句的解決方案。在檢驗(yàn)程序的可靠性后，教師拋出第二個(gè)問(wèn)題給學(xué)生：如果用switch 語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)以上功能，可以嗎？如何實(shí)現(xiàn)？學(xué)生在實(shí)踐操作后會(huì)發(fā)現(xiàn)：由于switch 語(yǔ)句要求“在switch（表達(dá)式）中，表達(dá)式的取值只能是整型、字符型或枚舉型”，此例中用switch 語(yǔ)句改寫(xiě)非常丑笨冗長(zhǎng)。在學(xué)生準(zhǔn)備放棄用switch 語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能時(shí)，教師拋出第三個(gè)問(wèn)題：可不可以用數(shù)學(xué)的方法將得分的范圍壓縮成較小的范圍？師生討論后給出第三種實(shí)現(xiàn)的方法。將得分的表達(dá)式整除以10 就可以將代碼大大地壓縮優(yōu)化，通過(guò)這個(gè)課例學(xué)生在編寫(xiě)程序的過(guò)程中感受到了程序語(yǔ)言的魅力，并驚嘆于數(shù)學(xué)的精致之美。

（三）信息技術(shù)的課堂教學(xué)多樣化

在初中信息技術(shù)的教學(xué)中，教師可以充分利用多樣化的教學(xué)方式進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維。課堂教學(xué)的多樣化能夠幫助學(xué)生深入了解計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)和原理，同時(shí)使學(xué)生能夠熟悉計(jì)算機(jī)的基本操作，進(jìn)而有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力、程序設(shè)計(jì)能力、信息處理能力等，從而使學(xué)生的計(jì)算思維得到進(jìn)一步的訓(xùn)練。在教學(xué)活動(dòng)的課程設(shè)計(jì)中，教師利用游戲化的課程教學(xué)引發(fā)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與信息技術(shù)的教學(xué)課堂，既有效提高了課堂效果，也培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維。

以“逐幀動(dòng)畫(huà)”的課程講解為例，教師將手翻書(shū)的游戲引入教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生以小組為單位，親手翻動(dòng)手翻書(shū)，并欣賞其中的動(dòng)畫(huà)效果，激起學(xué)習(xí)動(dòng)畫(huà)的興趣。之后，教師再指導(dǎo)學(xué)生閱讀資料，了解動(dòng)畫(huà)的原理及幀、關(guān)鍵幀和幀頻等概念。在逐幀動(dòng)畫(huà)的制作環(huán)節(jié)中，教師首先引導(dǎo)學(xué)生按學(xué)習(xí)資料上的步驟導(dǎo)入素材，并完成逐幀動(dòng)畫(huà)的制作，然后利用某些學(xué)生的“發(fā)現(xiàn)”——?jiǎng)赢?huà)效果太快，提出新的問(wèn)題：怎樣讓動(dòng)畫(huà)效果慢下來(lái)，使動(dòng)畫(huà)效果更接近現(xiàn)實(shí)？教師引導(dǎo)學(xué)生可以從時(shí)間軸上的幀數(shù)和幀頻兩個(gè)方面思考讓動(dòng)畫(huà)效果慢下來(lái)的方法。通過(guò)動(dòng)畫(huà)效果快慢的修改和計(jì)算能有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。此外，教師要指出每個(gè)作品存在的缺陷并進(jìn)行優(yōu)化，使學(xué)生在改進(jìn)過(guò)程中意識(shí)到自身存在的不足。

（四）充分利用學(xué)科資源

信息技術(shù)的普及有效解決了人們?cè)谡?、處理以及分析大量?shù)據(jù)時(shí)的無(wú)措和迷茫，使信息更加便捷和迅速，極大地提高了人們的工作效率。在初中的課程學(xué)習(xí)中，信息技術(shù)的主要教學(xué)任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)的收集、整理、計(jì)算、分析與表達(dá)等能力，課程目標(biāo)也要求學(xué)生熟練使用電子表格進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理，并能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。同時(shí)，數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科也與計(jì)算機(jī)緊密聯(lián)系。因此，在信息技術(shù)的教學(xué)中，教師應(yīng)該充分開(kāi)發(fā)和合理利用學(xué)生的學(xué)科資源，有效實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的課程目標(biāo)，使學(xué)生的思維得以拓展，從而提升學(xué)生的綜合能力，為學(xué)生日后的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

以“合唱評(píng)分巧計(jì)算”的課程內(nèi)容為例，教師可以將數(shù)學(xué)學(xué)科相關(guān)的函數(shù)知識(shí)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)導(dǎo)入課程，使學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析。學(xué)生利用計(jì)算機(jī)上的工具計(jì)算器或者數(shù)學(xué)公式很難在短時(shí)間內(nèi)完成大量的數(shù)據(jù)計(jì)算。因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生使用Excel 表格，學(xué)生通過(guò)Excel 功能的摸索以及學(xué)生之間的交流，探討出數(shù)據(jù)處理和分析的計(jì)算方式。然后教師進(jìn)行總結(jié)：在指定的單元格內(nèi)輸入“=”，或者在編輯欄選擇“插入函數(shù)”的按鈕，可以調(diào)入函數(shù)，完成數(shù)據(jù)的計(jì)算。通過(guò)自動(dòng)填充可以實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的處理，有效提高效率。此外，函數(shù)在Excel 表格中都是以英文呈現(xiàn)，如果英語(yǔ)的基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，很難了解單詞所代表的函數(shù)意思。因此，學(xué)科資源的整合能有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，對(duì)學(xué)生的綜合發(fā)展也有一定的促進(jìn)作用。

（五）生活化教學(xué)

初中信息技術(shù)的課程教學(xué)不僅要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)和基礎(chǔ)技能，還需要有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，從而提升學(xué)生的數(shù)據(jù)收集與整理能力、數(shù)據(jù)處理與分析能力等。在實(shí)際的教學(xué)中，教師應(yīng)該有機(jī)結(jié)合課程內(nèi)容與生活實(shí)際，提高信息技術(shù)知識(shí)的實(shí)用性，提升學(xué)生的計(jì)算思維，從而有效提高學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的解決能力。

還是以“逐幀動(dòng)畫(huà)”的課程內(nèi)容為例，教師以手翻書(shū)動(dòng)畫(huà)的游戲?qū)胄抡n，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)制作動(dòng)畫(huà)的興趣。之后在制作逐幀動(dòng)畫(huà)的教學(xué)環(huán)節(jié)，教師以本班學(xué)生參加校運(yùn)會(huì)跳高項(xiàng)目的比賽照片為素材制作逐幀動(dòng)畫(huà)，這樣的素材取自學(xué)生的實(shí)際生活，能極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作興趣，提高課堂效率。在拓展環(huán)節(jié)，教師要求以生活中的素材為例制作逐幀動(dòng)畫(huà)，有的學(xué)生以生活場(chǎng)景中的一組照片為素材，有的學(xué)生則嘗試手繪動(dòng)畫(huà)角色的一組圖片，學(xué)生在制作逐幀動(dòng)畫(huà)的過(guò)程中，會(huì)思考并計(jì)算動(dòng)畫(huà)的時(shí)間和動(dòng)畫(huà)幀數(shù)，以及圖片素材的高度和寬度如何匹配動(dòng)畫(huà)的背景。在這些活動(dòng)中，學(xué)生的計(jì)算思維得到了培養(yǎng)。

總而言之，計(jì)算思維對(duì)學(xué)生的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。因此信息技術(shù)教師要在實(shí)際的教學(xué)中重視計(jì)算思維的培養(yǎng)，并且在教學(xué)過(guò)程中充分挖掘和利用教學(xué)資源，不斷改進(jìn)課堂教學(xué)模式，以提高信息技術(shù)的課程質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。