創(chuàng)新教學(xué)方法 培養(yǎng)計(jì)算思維

鄧明琦

摘要：計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，是學(xué)生從計(jì)算機(jī)科學(xué)的視角理解問(wèn)題與解決問(wèn)題的思維模式。那么，在信息技術(shù)教學(xué)中，教師如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維呢？筆者以初中信息技術(shù)教學(xué)為例，針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的方法與途徑展開(kāi)研究與探索，力求以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維為契機(jī)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：

初中? 信息技術(shù)教學(xué)? 計(jì)算思維

筆者嘗試從“抽象”“簡(jiǎn)化”“分類”“分解”“轉(zhuǎn)化”五個(gè)方面入手，針對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)視域下的初中信息技術(shù)教學(xué)策略展開(kāi)研究與探索，希望通過(guò)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變和教學(xué)方法的優(yōu)化，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。

一、抽象——將具體問(wèn)題抽象為計(jì)算機(jī)問(wèn)題

計(jì)算思維的本質(zhì)，就是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)來(lái)解決問(wèn)題。因此，在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)善于引導(dǎo)學(xué)生將遇到的問(wèn)題抽象為能夠用計(jì)算機(jī)知識(shí)來(lái)理解、用計(jì)算機(jī)手段來(lái)解決的問(wèn)題。這樣一來(lái)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的訓(xùn)練，學(xué)生就會(huì)養(yǎng)成從計(jì)算機(jī)視角觀察問(wèn)題和處理問(wèn)題的習(xí)慣與能力，從而促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)成。

例如，教學(xué)“制作網(wǎng)站”時(shí)，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生共同瀏覽網(wǎng)站來(lái)引入新課。而在學(xué)生看來(lái)，網(wǎng)站就是文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、聲音等元素的集合。那么，學(xué)生自己制作網(wǎng)站的時(shí)候，如何將看到和想到的具體事物呈現(xiàn)或制作出來(lái)呢？這就需要學(xué)生具備抽象思維，將具體問(wèn)題抽象成計(jì)算機(jī)問(wèn)題，即將文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、聲音等的呈現(xiàn)問(wèn)題，抽象成Frontpage軟件的操作、站點(diǎn)的建立以及網(wǎng)頁(yè)的文字排版、圖片插入、音頻屬性設(shè)置、網(wǎng)頁(yè)保存等技術(shù)性問(wèn)題。這樣一來(lái)，學(xué)生在潛移默化中就會(huì)養(yǎng)成從計(jì)算機(jī)科學(xué)的視角思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的習(xí)慣，從而培養(yǎng)計(jì)算思維。

二、簡(jiǎn)化——將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化為數(shù)字化問(wèn)題

化繁為簡(jiǎn)，既體現(xiàn)了數(shù)學(xué)思維的特點(diǎn)，也體現(xiàn)了計(jì)算思維的特點(diǎn)。在數(shù)學(xué)教學(xué)中，遇到復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，教師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生抓住關(guān)鍵信息，按照一定的順序或邏輯，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師可以參照數(shù)學(xué)教學(xué)的方法，引導(dǎo)學(xué)生以“數(shù)”為“軸”，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)化成數(shù)字化問(wèn)題，并利用計(jì)算機(jī)科學(xué)快速求解。這樣一來(lái)，教師可以幫助學(xué)生提高信息解讀、問(wèn)題求解與程序設(shè)計(jì)的效率，從而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

例如，在教學(xué)“設(shè)計(jì)與制作動(dòng)畫(huà)”這一單元時(shí)，教師布置了一個(gè)帶有故事情節(jié)的動(dòng)畫(huà)制作的任務(wù)。鑒于任務(wù)中涉及的動(dòng)畫(huà)類型和動(dòng)畫(huà)元素較多，且元素之間需要有單線演繹和交互碰撞等情節(jié)的設(shè)計(jì)，為了使學(xué)生的制作任務(wù)能夠有條不紊地高效、有序進(jìn)行，教師可以引導(dǎo)學(xué)生先確定任務(wù)中所需的人物形象及故事情節(jié)，再以時(shí)間為“軸”，羅列出場(chǎng)的人物和設(shè)置故事情節(jié)。通過(guò)這種方式，教師引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的內(nèi)容以簡(jiǎn)單化的形式呈現(xiàn)，將感性的內(nèi)容以數(shù)字化的形式表達(dá)，從而對(duì)整個(gè)任務(wù)流程做到了有效描述，化繁為簡(jiǎn)。更重要的是，教師通過(guò)這種方式培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力，促進(jìn)了學(xué)生數(shù)學(xué)思維和計(jì)算思維的同步發(fā)展。

三、分類——將模糊問(wèn)題分類為明晰化問(wèn)題

在學(xué)習(xí)“算法的概念”的時(shí)候，我們知道了“算法”就是完整而準(zhǔn)確地描述解題方案的指令。同時(shí)，我們還了解到，面對(duì)同樣一個(gè)問(wèn)題，選擇不同的算法，成敗的概率及行為的效率會(huì)有很大的差異。這給計(jì)算思維培養(yǎng)視域下的初中信息技術(shù)教學(xué)以啟示：完成任務(wù)并不是教學(xué)的目的，讓學(xué)生高效而準(zhǔn)確地完成任務(wù)，才是教學(xué)的目的。那么，如何培養(yǎng)學(xué)生高效而準(zhǔn)確地完成任務(wù)的能力呢？教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分類討論，對(duì)原本“這樣可以，那樣也行”的“模糊”的問(wèn)題進(jìn)行“明晰化”處理，從而培養(yǎng)學(xué)生“對(duì)比”與“擇優(yōu)”的習(xí)慣，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

例如，在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，教師可以給學(xué)生布置“機(jī)器人過(guò)馬路”的小組任務(wù)，要求學(xué)生通過(guò)編程來(lái)幫助機(jī)器人躲避障礙、規(guī)劃路線、過(guò)馬路。在這一過(guò)程中，學(xué)生會(huì)有多種線路設(shè)計(jì)方式，這就意味著學(xué)生會(huì)采取多種程序編寫(xiě)方法。無(wú)論哪種方法，都有可能幫助機(jī)器人成功過(guò)馬路。但是，這并不符合計(jì)算機(jī)科學(xué)準(zhǔn)確和高效的特性。因此，在學(xué)生編制程序之前，教師可以要求學(xué)生先規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的行進(jìn)路線，并對(duì)不同路線的空間和時(shí)間復(fù)雜性進(jìn)行分類與對(duì)比，選出最佳路線。在此基礎(chǔ)上，再共同商討程序設(shè)計(jì)問(wèn)題。這樣一來(lái)，學(xué)生通過(guò)分類與對(duì)比，將“這樣可以，那樣也行”的“模糊”問(wèn)題變成了“非這樣不可”的“清晰”問(wèn)題，不僅提高了解決問(wèn)題的效率，更促進(jìn)了計(jì)算思維發(fā)展。

四、分解——將綜合問(wèn)題分解為單一性問(wèn)題

精細(xì)化運(yùn)作與管理，即將綜合性問(wèn)題分解再分解，分解成最小單位之后，由固定程序進(jìn)行處理，是計(jì)算機(jī)科學(xué)之所以準(zhǔn)確和高效的一個(gè)重要“秘訣”，這也是計(jì)算思維的一大特點(diǎn)。因此，在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生將綜合問(wèn)題分解為單一性問(wèn)題的習(xí)慣與能力，使學(xué)生在“分解”的過(guò)程中逐漸提高對(duì)問(wèn)題的把控力，進(jìn)而提高學(xué)生觀察、思考和解決問(wèn)題的效率，使學(xué)生能夠借助計(jì)算思維的特性來(lái)提升自身的思維品質(zhì)與實(shí)踐能力。

例如，在學(xué)習(xí)算法的時(shí)候，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生玩“猜數(shù)字”的游戲：老師在心里默念1—100中的一個(gè)數(shù)字，讓學(xué)生通過(guò)提問(wèn)，猜測(cè)這個(gè)數(shù)字。學(xué)生會(huì)提出以下問(wèn)題：這個(gè)數(shù)字在1和50之間嗎？這個(gè)數(shù)字是奇數(shù)嗎？這個(gè)數(shù)字是個(gè)位數(shù)嗎？……事實(shí)上，學(xué)生不斷提問(wèn)的過(guò)程，就是一個(gè)將綜合任務(wù)逐漸細(xì)化與分解的過(guò)程，是提高自身“處理精度”的過(guò)程，也是計(jì)算思維在不知不覺(jué)之中得以運(yùn)用的過(guò)程。可見(jiàn)，在日常教學(xué)中，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生將綜合問(wèn)題進(jìn)行分解，是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的有效途徑。

五、轉(zhuǎn)化——將生活問(wèn)題轉(zhuǎn)化為信息化問(wèn)題

計(jì)算思維的應(yīng)用不僅僅局限于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，同時(shí)，它在人們的日常生活中的應(yīng)用也十分廣泛。因此，計(jì)算思維培養(yǎng)視域下的初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)該拓寬自身的教學(xué)視野，建立課堂教學(xué)與生活實(shí)踐的聯(lián)系，并在這種“聯(lián)系”中滲透思維訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)生活問(wèn)題進(jìn)行信息化“處理”，從而不僅提高學(xué)生解決生活問(wèn)題的能力，也促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的形成與發(fā)展。

例如，在給七年級(jí)學(xué)生講解“走進(jìn)信息世界”和“管理計(jì)算機(jī)”等基礎(chǔ)理論知識(shí)的時(shí)候，教師希望給學(xué)生滲透一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)。此時(shí)，教師就可以從生活情境入手，將生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象與計(jì)算機(jī)科學(xué)中的術(shù)語(yǔ)聯(lián)系起來(lái)，將生活問(wèn)題轉(zhuǎn)化為信息化問(wèn)題：你們每天上學(xué)前整理書(shū)包的過(guò)程，在計(jì)算機(jī)世界叫什么？（叫“預(yù)置”和“緩存”。）而你們?cè)诜艑W(xué)路上丟了東西又原路返回去找的行為，在計(jì)算機(jī)世界被稱為什么呢？（被稱為“回推”）……教師通過(guò)這種方式，能夠培養(yǎng)學(xué)生將生活問(wèn)題轉(zhuǎn)化為信息化問(wèn)題的能力，并使學(xué)生養(yǎng)成運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)觀察生活現(xiàn)象、解決生活問(wèn)題的習(xí)慣，從而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

綜上所述，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，是提高學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要前提。因此，在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)該從“抽象”“簡(jiǎn)化”“分類”“分解”“轉(zhuǎn)化”等方面，通過(guò)“將具體問(wèn)題抽象為計(jì)算機(jī)問(wèn)題”“將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化為數(shù)字化問(wèn)題”“將模糊問(wèn)題分類為明晰化問(wèn)題”“將綜合問(wèn)題分解為單一性問(wèn)題”“將生活問(wèn)題轉(zhuǎn)化為信息化問(wèn)題”等途徑，探索培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的方法與途徑，并以此為契機(jī)，推進(jìn)教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：唐丹丹