信息技術(shù)編程教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)

于斌巖 張?zhí)m芳

摘 要：計(jì)算思維作為一種發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的基本思維方式，在信息技術(shù)編程教學(xué)中起著重要的基礎(chǔ)作用。在信息技術(shù)編程教學(xué)中通過(guò)整合教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式、優(yōu)化考核方式的途徑培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，為學(xué)生更好地學(xué)習(xí)信息技術(shù)課程打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，也為學(xué)生的全面發(fā)展助力推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù); 編程; 教學(xué); 計(jì)算思維

中圖分類(lèi)號(hào)：G632.0 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2021）1-024-002

1.引言

信息技術(shù)課程在中學(xué)課程中已開(kāi)設(shè)二十多年，是中學(xué)必修課之一。近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、手機(jī)等數(shù)字化產(chǎn)品的大量普及應(yīng)用，信息素養(yǎng)是衡量一個(gè)人認(rèn)識(shí)信息、處理運(yùn)用信息解決問(wèn)題的重要衡量指標(biāo)。大多數(shù)孩子手機(jī)玩得很嗨，游戲打得很火，但是你讓他處理一個(gè)文檔、一個(gè)表格，完成一個(gè)操作任務(wù)，他卻無(wú)從下手，找不到方向。究其原因是我們的學(xué)生缺乏系統(tǒng)的信息素養(yǎng)，沒(méi)有養(yǎng)成系統(tǒng)的使用電子信息設(shè)備發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決處理問(wèn)題的技能和方法及操作流程。而學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決處理問(wèn)題的能力需要我們指導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成善于計(jì)劃的思考方式，我們可以稱(chēng)之為計(jì)算思維。

計(jì)算思維是人類(lèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一種基本思維方式[1]，是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)[2]。計(jì)算思維是一種解決問(wèn)題的思維過(guò)程，指能夠清晰、抽象地將問(wèn)題和解決方案用信息處理代理（機(jī)器或人）所能有效執(zhí)行的方式表述出來(lái)[2]。近年來(lái)，各國(guó)政府及教育部門(mén)都加大了對(duì)中小學(xué)階段學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)力度。英國(guó)于2014年9月推行了以培養(yǎng)計(jì)算思維能力為目標(biāo)的計(jì)算機(jī)課程，美國(guó)于2014年將發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維能力列入高中計(jì)算機(jī)科學(xué)概論課程目標(biāo)，我國(guó)在2017年公布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中也明確將“計(jì)算思維”素養(yǎng)的培養(yǎng)列入課程的核心素養(yǎng)。計(jì)算思維的本質(zhì)是將復(fù)雜的問(wèn)題通過(guò)計(jì)算信息處理的方式進(jìn)行表達(dá)的一種能力，而信息技術(shù)課程中編程教學(xué)是對(duì)計(jì)算思維技能培養(yǎng)的有效途徑。通過(guò)編程課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生有計(jì)劃、有準(zhǔn)備地循序漸進(jìn)解決處理問(wèn)題，是對(duì)學(xué)生計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)的一條有效途徑。

2.中學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的途徑

2.1全面分析教材，整合教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，建構(gòu)模塊化教學(xué)內(nèi)容的計(jì)算思維導(dǎo)向

目前的初中信息技術(shù)教材還不能適應(yīng)計(jì)算思維培養(yǎng)的導(dǎo)向需求，需要專(zhuān)家學(xué)者和一線(xiàn)信息技術(shù)教師深入挖掘教材，站在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的導(dǎo)向上對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行重新整合和模塊化設(shè)計(jì)，教育管理部門(mén)和學(xué)校要賦予教師創(chuàng)新教材的權(quán)力，但是要把握教學(xué)內(nèi)容的方向性和知識(shí)點(diǎn)技能的操作合理性。在整合教材時(shí)要貼近生活和當(dāng)前社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀，將教材內(nèi)容和學(xué)生課外生活案例緊密結(jié)合，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊蘊(yùn)含對(duì)應(yīng)的一個(gè)或幾個(gè)計(jì)算思維培養(yǎng)的著力點(diǎn)，通過(guò)模塊教學(xué)內(nèi)容之間的銜接體現(xiàn)計(jì)算思維的計(jì)劃性、考慮問(wèn)題的多元性，教師在教授學(xué)生課程內(nèi)容的過(guò)程中自然地將計(jì)算思維的計(jì)劃性、連貫性等要素遷移進(jìn)學(xué)生的思維認(rèn)知中。學(xué)生在完成模塊化任務(wù)的過(guò)程中順其自然地領(lǐng)悟和學(xué)習(xí)到模塊化教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中所體現(xiàn)的計(jì)算思維要點(diǎn)，計(jì)算思維及操作能力自然得到訓(xùn)練和提升。教師可以整合網(wǎng)絡(luò)資源，把編程設(shè)計(jì)方面的真實(shí)案例和學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題濃縮成模塊化教學(xué)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的計(jì)算思維訓(xùn)練，豐富編程教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生多方面認(rèn)識(shí)不同計(jì)算思維方法的應(yīng)用，豐富學(xué)生的計(jì)算思維錨點(diǎn)，儲(chǔ)備學(xué)生扎實(shí)的計(jì)算思維實(shí)踐技能。

2.2創(chuàng)新教學(xué)模式，優(yōu)化計(jì)算思維培養(yǎng)訓(xùn)練方法

在教學(xué)過(guò)程中教師可采用多樣化貼近學(xué)生興趣和需求的教學(xué)方法開(kāi)展融入式教學(xué)，如采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法讓學(xué)生完成相應(yīng)的任務(wù)模塊，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下獲得模塊化知識(shí)要求中蘊(yùn)含的技能和計(jì)算思維;采用真實(shí)情境模擬教學(xué)法為學(xué)生創(chuàng)設(shè)逼真的環(huán)境，讓學(xué)生體驗(yàn)，感知問(wèn)題，找到問(wèn)題的解決出口和方法，在解決問(wèn)題的過(guò)程訓(xùn)練其計(jì)算思維和提升其操作技能;采用闖關(guān)游戲法，讓學(xué)生放松心身，在玩中學(xué)，學(xué)中玩，在玩中體會(huì)到闖關(guān)進(jìn)階的愉快，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維，訓(xùn)練了學(xué)生的操作技能。

在教學(xué)過(guò)程中要注重于培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、總結(jié)的思維養(yǎng)成習(xí)慣，每完成一個(gè)任務(wù)，學(xué)習(xí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)要讓學(xué)生從任務(wù)中，從知識(shí)點(diǎn)教學(xué)中總結(jié)得出一個(gè)“成果”，這個(gè)“成果”可以是一條規(guī)律、一個(gè)教訓(xùn)，或是一個(gè)規(guī)則。如在Python的教學(xué)中，學(xué)生要體會(huì)到模塊和庫(kù)的作用，解決問(wèn)題時(shí)要找準(zhǔn)相關(guān)的模塊，導(dǎo)入相關(guān)的模塊，利用相關(guān)模塊的功能去解決我們需要解決的問(wèn)題。Python中有很多模塊，我們不需要了解每個(gè)模塊的作用，但是當(dāng)我們運(yùn)用Python編程要解決問(wèn)題，就要去掌握調(diào)用有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的模塊，然后使用模塊的功能去解決問(wèn)題?，F(xiàn)實(shí)生活中，不乏有這樣的真實(shí)案例，當(dāng)我們遇到問(wèn)題需要解決時(shí)就在自己的大腦中尋找有關(guān)解決問(wèn)題的方法和技能，我們的大腦就相當(dāng)于儲(chǔ)備各種方法技能模塊的思維庫(kù)，而我們?nèi)艘簧荚诓粩嗟貙W(xué)習(xí)、豐富儲(chǔ)備這個(gè)思維庫(kù)，也在不停地調(diào)用這個(gè)思維庫(kù)里的方法技能。

2.3優(yōu)化考核方式，注重階段性操作考核

在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)中，教師要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生習(xí)得發(fā)展，考核采用隨堂測(cè)方式，或是采用單元模塊化考核。因?yàn)樗季S的培養(yǎng)和矯正在形成思維定式和功能固著時(shí)再去改變就非常困難，而且要花費(fèi)很大的心力和時(shí)間，所以我們的考核要及時(shí)，即及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)給予干預(yù)?；诖?，我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)編程教學(xué)中最好采用基于模塊任務(wù)的模塊化考核，即一個(gè)模塊的教學(xué)任務(wù)進(jìn)行完成時(shí)就對(duì)其進(jìn)行考核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)糾正。在考核中加大操作技能考核，從操作技能中可以反映出一個(gè)學(xué)生的知識(shí)掌握熟練程度，這時(shí)我們可以把知識(shí)點(diǎn)、操作技能融入到一個(gè)任務(wù)中，而這個(gè)任務(wù)要根據(jù)考核內(nèi)容設(shè)置若干考核點(diǎn)，這些考核點(diǎn)有層次和先后關(guān)系，從學(xué)生完成任務(wù)的情況就可以看出學(xué)生思維和在哪個(gè)層次出現(xiàn)問(wèn)題，我們好對(duì)癥施策。在考核時(shí)為了減小工作量和提高效度，我們可以采用小組方式進(jìn)行考核，小組中學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中可以互相協(xié)作、補(bǔ)充、提高，最終達(dá)到每位學(xué)生都有所進(jìn)步的效果。

3.結(jié)語(yǔ)

計(jì)算思維的培養(yǎng)有助于培養(yǎng)學(xué)生找準(zhǔn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，通過(guò)學(xué)習(xí)培養(yǎng)，在學(xué)生養(yǎng)成計(jì)算思維的情況下，學(xué)生可以很快發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，分析形成解決問(wèn)題的關(guān)鍵圖譜，圖譜中關(guān)鍵點(diǎn)的順序根據(jù)情況可以調(diào)整，有些則不能調(diào)整，成為解決問(wèn)題的要塞，需要積淀一定的知識(shí)量和技能才能攻克，讓學(xué)生逐漸形成對(duì)問(wèn)題的整體觀，從全局上考慮分析解決問(wèn)題。當(dāng)然計(jì)算思維只是一種解決問(wèn)題的方法和技巧，最終還需要厚重的知識(shí)和技能才能撐起我們強(qiáng)大的大腦思維和心理適應(yīng)能力，我們還是需要扎實(shí)學(xué)習(xí)各類(lèi)知識(shí)和技能，再運(yùn)用計(jì)算思維方式更好地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。

本文系新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題“基于計(jì)算思維的新疆高校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革實(shí)踐研究”的研究成果，課題立項(xiàng)號(hào)：2017JG084;

2017年度中央地方聯(lián)合研究課題《新疆加速創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展激勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的政策研究——新疆高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育研究》的研究成果，課題立項(xiàng)文件：國(guó)家發(fā)展改革和改革委員會(huì)辦公廳文件（發(fā)改辦高技[2017]1034號(hào)）

參考文獻(xiàn)：

[1]KAFAI Y B，BURKE Q.Computer programming goes back to school[J]Phi delta kappan，2013，95（1）：61-65

[2]WING J M.Computational thinking[J]Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35

[3]傅騫，解博超，鄭婭峰.基于圖書(shū)化工具的編程教學(xué)促進(jìn)初中生計(jì)算思維發(fā)展的實(shí)證研究[J]電化教育研究，2019，4：122-128

[4]張火松.初中計(jì)算機(jī)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略研究[J]科學(xué)大眾，2020，7：26

[5]朱云溪.計(jì)算機(jī)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略研究[J]電腦知識(shí)，2016，12（1）：185-186+188