淺析計算思維視角下初中信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生思維能力提高途徑

張金支

摘要：計算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中的重要組成部分，也是現(xiàn)代公民需要具有的重要素養(yǎng)。本文從培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要性出發(fā)，結(jié)合中學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)特點，提出了利用多樣化教學(xué)方法、結(jié)合算法程序設(shè)計和數(shù)形結(jié)合三種方式來提高信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生思維能力的方法，希望能夠為信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生思維能力的培養(yǎng)提供相應(yīng)的參考。

關(guān)鍵詞：計算思維;學(xué)科素養(yǎng);信息技術(shù)教學(xué)

中圖分類號：G63?文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2020）20-109-2

新課程改革明確提出了要發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，具體到信息技術(shù)學(xué)科，就是要培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)和信息責(zé)任。計算思維就是指運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念來理解問題、解決問題的思維方法。而信息技術(shù)教學(xué)就是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要途徑。下面，筆者將結(jié)合自己近些年的教學(xué)經(jīng)驗，具體對計算思維視角下初中信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生思維能力的提升進行分析與探究。

一、初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要性

1.有利于提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

中學(xué)階段學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成了一定的學(xué)習(xí)意識與學(xué)習(xí)思維，但這并不意味著教師可以放任學(xué)生自我發(fā)展，而是需要更好的引導(dǎo)和教學(xué)，這就對教師的教學(xué)能力提出了更高的要求。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，初中階段的教學(xué)同樣也會向著現(xiàn)代化和自主化的方向和發(fā)展，無論是學(xué)生還是教師，都應(yīng)該掌握一定的信息技術(shù)能力。培養(yǎng)學(xué)生的計算思維可以讓學(xué)生更加順利地提升信息技術(shù)水平，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)能力的提升，達到完善自我，更好成長的要求。

2.有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

初中階段的學(xué)習(xí)中如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是教師提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的關(guān)鍵。在信息技術(shù)學(xué)科中，教師為了培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，通常會改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，將教學(xué)內(nèi)容通過聲音、視頻、動畫等多種方式結(jié)合起來。而這些方法將有效吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生獲得全方位的感知學(xué)習(xí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)意識，提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

3.有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維是學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，形成探索精神的關(guān)鍵，在中學(xué)階段的教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維對于他們今后的發(fā)展十分重要。為了讓學(xué)生在立體感官教學(xué)中形成計算思維，教師通常會使用形象逼真、生動新穎的教學(xué)內(nèi)容來幫助學(xué)生對知識進行理解和把握。此時，學(xué)生的發(fā)散思維也將處于最佳的狀態(tài)，只要教師把握好教學(xué)難度，充分發(fā)揮學(xué)生的想象，讓他們通過動手操作的方法不斷進行探究，自然就會在培養(yǎng)學(xué)生計算思維的同時提升他們的創(chuàng)新意識。

二、初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的策略

1.利用多樣化教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生計算思維

傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)以教師講解為主，學(xué)生被動接受和記憶，這種死板的教學(xué)方法雖然可以應(yīng)付考試的要求，但不利于學(xué)生思維的發(fā)展。因此，這就要求教師采用多樣化的教學(xué)方式來開展教學(xué)，在幫助學(xué)生掌握各種信息技術(shù)知識以及軟件使用方法的同時，讓他們了解軟件設(shè)備、人和計算機系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系，通過計算、推理、實踐和設(shè)計等一系列活動來幫助學(xué)生主動融入到課堂學(xué)習(xí)中去，形成計算思維和解決問題的能力。

例如，在《制作動畫作品》這一單元的教學(xué)中，教師可以通過分解問題、算法化思維、啟發(fā)式推理、優(yōu)化處理等一系列活動讓學(xué)生在實踐過程中形成計算思維能力。首先，教師要在學(xué)生進行案例操作之前為他們展示示范案例，然后讓學(xué)生進行模仿設(shè)計，弄清動畫設(shè)計中所需要的腳本、程序運行順序，通過合作完成制作。最后通過播放動畫來找到制作錯誤的問題，反復(fù)進行調(diào)整和優(yōu)化，直到解決問題，獲得滿意的效果。在這一過程中，學(xué)生的推理判斷和優(yōu)化處理能力可以得到提升，滿足了培養(yǎng)學(xué)生計算思維的要求。例如，在《智能機器人》這一單元的學(xué)習(xí)中，為了幫助學(xué)生更好的認(rèn)識和了解機器人的構(gòu)造以及原理，教師可以在課堂教學(xué)中將一些簡單的機器人或是機器人的局部構(gòu)造交給學(xué)生，讓他們進行詳細的觀察和拆裝，闡明各個硬件的名稱和性能，以此掌握課本中的知識。相對于照本宣科的教學(xué)方法，這種方式有利于提升學(xué)生思考和分析問題的能力，讓他們通過最真實的情境來完成教學(xué)任務(wù)，實現(xiàn)計算思維的提升。

游戲化教學(xué)也是多樣化教學(xué)的有效途徑，指在教學(xué)中通過游戲機制和游戲化體驗來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，提升他們的學(xué)習(xí)意識和學(xué)習(xí)能力，實現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)。例如，《創(chuàng)建動畫》這一單元中，學(xué)生要學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括了補間動畫、動畫剪輯與制作、形狀補間動畫和動畫配音等等，如果將這些學(xué)習(xí)內(nèi)容融入到某一動畫元素中，便可以制作出一個具有故事情節(jié)的綜合動畫。因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行積極地創(chuàng)作，讓動畫中的人物和元素進行碰撞與交流，形成故事情節(jié)，完成劇本設(shè)計。劇本設(shè)計就是要在時間軸上做好動畫元素的動作關(guān)系，而這一過程就是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的有效途徑。筆者在教學(xué)中建議學(xué)生分三步進行動畫的設(shè)計，第一步是選擇素材，構(gòu)思出故事情境，即明確制作的內(nèi)容。第二步是分析劇情，明確每個環(huán)節(jié)。第三步，進行故事情節(jié)的制作。在這一過程中，時間軸是成功的關(guān)鍵，學(xué)生必須要做好對時間軸的把控。

2.結(jié)合算法程序設(shè)計來提升學(xué)生計算思維

計算機程序的設(shè)計是讓學(xué)生感受算法思維的有效方式。但是，在當(dāng)前初中信息技術(shù)教學(xué)中，關(guān)于程序設(shè)計部分的教學(xué)內(nèi)容十分有限，因此學(xué)校可以通過課外的興趣小組，或是校本課程的方式來開展這部分的教學(xué)，為該方面具有特長的學(xué)生提供學(xué)習(xí)的條件。受到應(yīng)試教育的影響，長期以來信息技術(shù)教學(xué)都沒有得到教師、學(xué)生和家長的關(guān)注，認(rèn)為信息技術(shù)在中考中的影響作用并不大，只要能夠掌握基本的操作就可以了，要將更多的時間放在主要科目的學(xué)習(xí)中去。因此，學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)興趣不高、教師教學(xué)內(nèi)容簡單等問題的存在嚴(yán)重影響了學(xué)生計算思維的發(fā)展。

信息技術(shù)改變生活的事正發(fā)生在當(dāng)下，越來越多的人對計算機邏輯感興趣。故此，許多人也開始關(guān)注起了編程部分的教學(xué)。初中信息技術(shù)教師可以結(jié)合學(xué)校的實際情況以及學(xué)生的需求創(chuàng)新教學(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容，擴展教學(xué)知識，進行編程教學(xué)、創(chuàng)客教學(xué)等一系列有趣的活動，以此在提升學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)興趣的同時拓展學(xué)生的視野，提高他們的動手能力，培養(yǎng)他們的計算思維。

例如，教師可以結(jié)合九年級下冊《智能機器人》這一單元的內(nèi)容開展教學(xué)，拓展教學(xué)活動。2001年，我國就開始舉辦起了一年一度的“青少年機器人大賽”，這項活動不僅培養(yǎng)了青少年對機器人的興趣，更讓他們在動手動腦的同時有所收獲。比賽的內(nèi)容包括了對機器人的組裝、編程和操作等等。這也正是考察了學(xué)生的計算思維。教師可以結(jié)合機器人大賽中的項目內(nèi)容，將機器人項目設(shè)計和開發(fā)納入到教學(xué)活動中，拓展學(xué)生思維。另外，VB、Python等語言編程也是培養(yǎng)學(xué)生計算思維有效途徑，許多地區(qū)已經(jīng)將他們納入到了教學(xué)范圍之內(nèi)，而對于沒有納入教材中的地區(qū)來說，教師則要找到合適的契機向?qū)W生介紹有關(guān)內(nèi)容，并通過有效的模式和方法培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

在中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中積極開展計算機程序部分的教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生編程能力和計算思維的有效途徑，也將為他們未來的科學(xué)研究和工程實踐提供有利的條件。

3.通過數(shù)形結(jié)合的方式提高學(xué)生計算思維

當(dāng)前我們已經(jīng)進入了大數(shù)據(jù)時代，無論是數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)的種類還是數(shù)據(jù)的數(shù)量都已經(jīng)遠遠超出了人腦可處理和解釋的范圍，如果不采用有效的手段，將會有95%的數(shù)據(jù)被白白浪費掉，這會嚴(yán)重影響到科技的研究與進步。為了解決這一問題，我們提出了將數(shù)據(jù)可視化的方法，即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形，通過最直觀的方式將數(shù)據(jù)展示出來。

在新版信息技術(shù)教學(xué)綱要中指出，中學(xué)生在信息技術(shù)學(xué)習(xí)中應(yīng)可以利用電子表格實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整理、計算，并實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)分析和直觀表達。例如，在某一地區(qū)重點企業(yè)近些年的盈利情況電子表格中，學(xué)生需要統(tǒng)計該地區(qū)重點企業(yè)近些年的經(jīng)營情況，然后通過函數(shù)運算、排序和圖表等方式來進行數(shù)據(jù)的處理與分析并發(fā)現(xiàn)其中所表現(xiàn)出來的問題，提出相應(yīng)的解決策略。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)雖然沒有達到大數(shù)據(jù)的容量要求，但是對于初中生來說整理這些數(shù)據(jù)也具有一定的難度，一旦某一細節(jié)出現(xiàn)問題將直接影響到最終的結(jié)果，更不要說從中去發(fā)現(xiàn)問題了。但是，如果可以將這些數(shù)據(jù)用“圖表”展示出來，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的簡化、具象，幫助學(xué)生建立起建模思維。在上述的表格中，學(xué)生可以選擇幾個具有代表性的企業(yè)，以年份作為x軸，以盈利情況作為Y軸制作圖表。從圖表中便可以一眼看出每一個企業(yè)近些年的盈利情況以及變化的過程。然后通過對圖表的分析學(xué)生自然也就能夠從中發(fā)現(xiàn)問題：為什么某一個年份所有企業(yè)的盈利情況都不樂觀？為什么某一企業(yè)盈利額在逐年下降？帶著問題繼續(xù)分析這些企業(yè)的情況，問題自然就可以迎刃而解了。

三、結(jié)語

計算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中的重要組成部分，也是現(xiàn)代公民需要具有的重要素養(yǎng)。在初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力需要教師從實際情況出發(fā)，在教學(xué)過程中始終圍繞著計算思維，通過有效的教學(xué)手段和教學(xué)方法來進行教學(xué)經(jīng)驗的不斷積累、改善，構(gòu)建完善的教學(xué)體系。

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（作者單位：浙江省臨海市白水洋中學(xué)，浙江 臨海 317031）