淺談在信息技術(shù)教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

郭健

摘要：文章通過對(duì)當(dāng)前計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合中學(xué)信息技術(shù)課程的特點(diǎn)，提出計(jì)算思維的培養(yǎng)策略。以中學(xué)生Scratch程序設(shè)計(jì)教學(xué)為例，對(duì)計(jì)算思維模式進(jìn)行實(shí)踐，將抽象的計(jì)算思維具體化；強(qiáng)化教師的教學(xué)方法，幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)的思維方式，提煉出程序化解決問題的方法，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；信息技術(shù)；培養(yǎng)策略

一、計(jì)算思維的研究現(xiàn)狀

我國(guó)學(xué)者錢學(xué)森早在20世紀(jì)80年代便將“思維”作為一種科學(xué)來研究；國(guó)內(nèi)學(xué)者黃崇福從人工智能的視角最早定義了計(jì)算思維的概念；周以真教授更為具體地剖析了計(jì)算思維內(nèi)容的標(biāo)志性概念；王榮良教授指出，可以通過探究式模式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式來鍛煉學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力。大量的研究為計(jì)算思維從理論走向?qū)嵺`提供了更多的方法和依據(jù)，為計(jì)算思維在教育教學(xué)中的培養(yǎng)和發(fā)展提供了更為廣闊的思路。

二、計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

1.建立科學(xué)的計(jì)算思維課程體系

通過開展調(diào)研活動(dòng)，完善教師的培訓(xùn)制度，開發(fā)符合計(jì)算思維養(yǎng)成為目標(biāo)的課程。以學(xué)生為主體，通過對(duì)教學(xué)案例的分析，學(xué)生自行查閱資料，主動(dòng)思考，找出解決方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的抽出、建模，清晰地建立自己的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，將原本抽象的計(jì)算思維理論應(yīng)用到實(shí)踐中。在這一過程中，教師更多起到的是引導(dǎo)與組織的作用，這樣的學(xué)習(xí)過程已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了學(xué)習(xí)內(nèi)容本身，更多側(cè)重的是學(xué)生思維能力的進(jìn)階。

2.強(qiáng)化計(jì)算思維模式的訓(xùn)練

（1）系統(tǒng)模式。

對(duì)于很多問題，需要我們系統(tǒng)、全面地進(jìn)行實(shí)踐和遷移，系統(tǒng)模式的思維，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生橫向思維和縱向思維的發(fā)展。例如，在教學(xué)大連理工大學(xué)出版社出版的《義務(wù)教育教科書·信息技術(shù)》（以下統(tǒng)稱“教材”）九年級(jí)下冊(cè)“WPS文字部分”的內(nèi)容時(shí)，教師可以采用單元化的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，清晰、直觀地理清學(xué)生的學(xué)習(xí)思路。

（2）程序模式。

類似于計(jì)算機(jī)的程序結(jié)構(gòu)（順序、分支和循環(huán)），讓學(xué)生可以參照一定的邏輯順序，合理、有序地找出解決問題的方法，科學(xué)地訓(xùn)練計(jì)算思維。

目前，國(guó)內(nèi)很多省、市中學(xué)的信息技術(shù)課程中都開設(shè)了Scratch編程課，采用Scratch編程工具，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中不斷激發(fā)思維，大膽發(fā)揮自己的想象，有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。下面以教材七年級(jí)下冊(cè)Scratch“海盜奪金——偵測(cè)與機(jī)會(huì)指令”一課為例。

①動(dòng)畫導(dǎo)入。

教師為學(xué)生播放“海盜奪金”任務(wù)的前情動(dòng)畫視頻。導(dǎo)入的方式可以是故事，也可以是游戲，目的是吸引學(xué)生的注意力，帶動(dòng)學(xué)生積極、主動(dòng)思考，更具體、詳細(xì)地反饋?zhàn)约旱母惺芎拖敕ā?/p>

②知識(shí)新授。

任務(wù)1：小心礁石。主要目的是讓學(xué)生理解并掌握偵測(cè)模塊的使用方法，為學(xué)生提供思維線索，引導(dǎo)學(xué)生后續(xù)的探究。因此，任務(wù)1的設(shè)計(jì)是在腳本中提供主要的程序塊，讓學(xué)生通過拼接、補(bǔ)充等方法完善程序，最終實(shí)現(xiàn)游戲程序的編寫。半開放式的任務(wù)設(shè)計(jì)，在有目的引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決問題的能力。另外，教師可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合思維導(dǎo)圖，更加具體地剖析游戲的角色和規(guī)則，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的思考習(xí)慣和思維方式。

③知識(shí)拓展。

任務(wù)2：財(cái)寶從天而降。任務(wù)2設(shè)置的目的是引導(dǎo)學(xué)生理解游戲中“機(jī)會(huì)”的含義，掌握變量的使用方法。在任務(wù)1的鋪墊下，任務(wù)2的要求將更加開放，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新和遷移。任務(wù)2實(shí)施的主要步驟為“小組討論，制定方案—確定游戲角色和規(guī)則—設(shè)計(jì)腳本，運(yùn)行并調(diào)試程序—展示與評(píng)價(jià)”。在方案的反復(fù)討論、程序不斷調(diào)試的過程中，學(xué)生的思維得到充分鍛煉和發(fā)展。

④總結(jié)提升。

嘗試加入更多不同的游戲角色和角色屬性，增強(qiáng)游戲的可玩性。程序設(shè)計(jì)的過程便是不斷思考的過程。

（3）數(shù)據(jù)處理模式。

教師還可以通過軟件將需要的數(shù)據(jù)整理出來，用圖表等形式進(jìn)行歸納總結(jié)。

（4）團(tuán)隊(duì)合作模式。

以小組為單位，進(jìn)行討論。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的前提下，團(tuán)隊(duì)合作、相互交流，甚至辯論，會(huì)收獲很多意想不到的效果。

3.促進(jìn)計(jì)算思維的養(yǎng)成

（1）引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行階段性總結(jié)。

教師可以階段性地歸納并總結(jié)計(jì)算思維培養(yǎng)過程中存在的問題，并引導(dǎo)學(xué)生定期進(jìn)行自我梳理?？偨Y(jié)可以采用故事、圖表、思維導(dǎo)圖等多種形象的方式，分享自己從未知到已知、從困難到容易的思維過程。

（2）加強(qiáng)課后輔導(dǎo)交流。

初中信息技術(shù)課程一般一周僅有一課時(shí)，這給思維概念的建立及后續(xù)關(guān)聯(lián)課程的開展帶來了很大困難。增加線上平臺(tái)的實(shí)時(shí)互動(dòng)和交流，通過在線問答等方式，隨時(shí)幫助學(xué)生展開計(jì)算思維的實(shí)踐。這樣學(xué)生可以將相關(guān)成果及時(shí)反饋到平臺(tái)上，有利于計(jì)算思維的連貫性培養(yǎng)。

（3）建立有效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

課堂教學(xué)需要有詳細(xì)的脈絡(luò)結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)課程的效果，關(guān)鍵看是否與預(yù)設(shè)的效果吻合。在符合教學(xué)設(shè)計(jì)的前提下，教師和學(xué)生的思路是可以進(jìn)行計(jì)算思維發(fā)散的。在不斷推敲和優(yōu)化課程內(nèi)容的過程中，學(xué)生的思維能力間接得到了提升。另外，教師還可以考慮將計(jì)算思維的培養(yǎng)進(jìn)行多學(xué)科、多領(lǐng)域的融合。

三、結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)校生活會(huì)在潤(rùn)物無聲的改變中發(fā)生翻天覆地的變化。未來世界將不再需要單一的技能型人才，而是需要完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)、極強(qiáng)邏輯思考力和高感知力的復(fù)合型人才。計(jì)算思維作為人類特有的思維能力，是在解決問題的實(shí)踐過程中培養(yǎng)出來的。因此，教育要回歸生活，讓學(xué)生真實(shí)地去參與、實(shí)踐、體驗(yàn)、感受，運(yùn)用真正的知識(shí)，探索真正的世界，解決真正的問題。

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