計(jì)算思維在初中信息技術(shù)學(xué)科中實(shí)踐分析

龔素蘭

【摘 要】 信息技術(shù)的出現(xiàn)加快了人類文明的發(fā)展，并顯著改善了人們的生活質(zhì)量，信息技術(shù)也因此成為當(dāng)前教育工作的重要組成部分。隨著初高中信息技術(shù)課程版本的改革，計(jì)算思維的培養(yǎng)越來越受到重視，成為信息技術(shù)課程領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一。基于此，本文將對(duì)計(jì)算思維在初中信息技術(shù)學(xué)科的實(shí)踐進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】 計(jì)算思維? 初中信息技術(shù)? 學(xué)科實(shí)踐

前言：初中生的思維發(fā)展過程正由形象思維轉(zhuǎn)為抽象邏輯思維，所以，對(duì)于學(xué)生的教育引導(dǎo)工作，教育工作者需要抓住學(xué)生的思維培育的關(guān)鍵期，計(jì)算思維是一種鍛煉學(xué)生思維能力形成的方法，在運(yùn)用計(jì)算思維進(jìn)行信息技術(shù)講解的過程中，學(xué)生的認(rèn)知和動(dòng)腦能力都會(huì)有所提升，激發(fā)其創(chuàng)新精神，進(jìn)一步培養(yǎng)其信息素養(yǎng)。因此，利于計(jì)算思維方法進(jìn)行信息技術(shù)授課，對(duì)教師和學(xué)生而言都具有良好教學(xué)作用。

一、關(guān)于計(jì)算思維的探析

（一）概念

計(jì)算思維主要起源于美國(guó)，其主要含義為，當(dāng)人們遇到問題時(shí)，則可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問題的解答，因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)中有較為系統(tǒng)的問題設(shè)計(jì)方案，這有助于人們節(jié)省計(jì)算時(shí)間，并且結(jié)合計(jì)算機(jī)解題，也可以拓展人們的解題思路，讓人們的思維得到較好的鍛煉。在其概念中，筆者得知，教育工作者在授課時(shí)也可以有效的運(yùn)用計(jì)算思維授課，這樣不僅能鍛煉學(xué)生的思維能力，也有利于學(xué)生多方面能力的培育，如閱讀能力，寫作能力，數(shù)學(xué)計(jì)算能力等，結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)，學(xué)生的成長(zhǎng)才會(huì)豐富精彩。也正因?yàn)槿绱耍?jì)算思維在信息技術(shù)中得到廣泛的運(yùn)用，人們也開始將其融入到各科教學(xué)活動(dòng)中。但如何運(yùn)用計(jì)算思維讓信息技術(shù)教學(xué)質(zhì)量顯著提升？這個(gè)問題仍然需要教育工作者們積極的探究。早在2013年時(shí)，就有相關(guān)專業(yè)人士指出，計(jì)算思維的分類和排序，分別是算法思維、評(píng)估、分解、抽象與概括。以下則是對(duì)這五種分類的探析，以便于教師可以將其運(yùn)用到課堂教學(xué)中。

（二）算法思維

根據(jù)信息技術(shù)大綱可以得知，計(jì)算機(jī)在解決問題的過程中具有較為明確具體的程序和步驟，每一個(gè)程序和步驟都有具體的分解，而且完善計(jì)算的時(shí)間與人類相比也較為迅速，在有限的時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)可以計(jì)算出大量的問題，所以，算法思維結(jié)合信息技術(shù)對(duì)學(xué)生解題具有明確的促進(jìn)作用。研究顯示，在計(jì)算思維中，算法思維屬于其核心概念，算法思維早在二戰(zhàn)時(shí)就已被運(yùn)用到計(jì)算機(jī)解題中，在計(jì)算機(jī)中有大量的解題方法，而且當(dāng)學(xué)生結(jié)合算法思維解題時(shí)，也會(huì)形成算法思想，以便于運(yùn)用到日后的解題工作中。比如，人們通常會(huì)將狼、羊、菜 過河等詞語作為算法思維，如果狼想要過河吃羊，則需要帶一件物品才可以過河，如果羊想要過河吃菜，也需要帶一件物品，但是由于狼、羊、菜三者存在特殊聯(lián)系，要想完成目標(biāo)，三者則不可以同時(shí)存在，那么該如何完成目標(biāo)？信息技術(shù)教師則可以提出相關(guān)的問題引導(dǎo)條件，引發(fā)學(xué)生獨(dú)特的思考，這樣學(xué)生的思維則會(huì)得到較好的鍛煉。

（三）評(píng)估

對(duì)于學(xué)生思考方法的判斷，教師通過以觀察和測(cè)驗(yàn)為主，了解學(xué)生的解題思路，但是如果采用計(jì)算思維的方法，教師對(duì)學(xué)生思維判斷的范圍則會(huì)拓寬，在計(jì)算思維中教師則是對(duì)學(xué)生解題思路進(jìn)行全方位的評(píng)估，首先，在解題前，教師會(huì)根據(jù)學(xué)生平時(shí)的解題方式結(jié)合問題，對(duì)所要解決的題目進(jìn)行策劃，并確定評(píng)估方式，以此探究最為合適的評(píng)估渠道。其次，在遇到復(fù)雜的問題時(shí)，對(duì)學(xué)生的思考方式進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算思維雖然在不斷的嘗試，但與傳統(tǒng)評(píng)估方式相比，效果更為明顯。

（四）分解

所謂計(jì)算思維中分解就是在遇到問題時(shí)，教師運(yùn)用計(jì)算思維可以將一個(gè)問題分解為幾個(gè)問題，這樣在解題時(shí)難度則會(huì)降低。在分解問題時(shí)，教師通常會(huì)遵循 MECE 原則，這樣既可以讓問題不脫離原本的問題，也可以讓每個(gè)問題都具有一定的獨(dú)立性。比如：在解決abs 函數(shù)相關(guān)問題的過程中，計(jì)算結(jié)果應(yīng)該確定數(shù)的絕對(duì)值，這既需要保障解題的全面性，也要把問題模塊化，所以，對(duì)問題進(jìn)行分解更為有效。而教師在引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維分解題型時(shí)，則可以聯(lián)系生活，如，做家務(wù)，可以為一個(gè)大問題，提問學(xué)生做家務(wù)主要包括什么，這時(shí)學(xué)生則會(huì)回答洗衣服、做飯、拖地等，將其問題進(jìn)行分解 ，而如果將這些問題交給機(jī)器人，機(jī)器人是如何完成家務(wù)？這也就和其內(nèi)部呈現(xiàn)分解有著一定的聯(lián)系。

（五）抽象

在解決問題的過程中，人們經(jīng)常會(huì)采用抽象思維的方式解題，這樣則可以將一些較為細(xì)節(jié)問題隱藏，去除不重要的問題條件，以此問題的核心更為明顯，這樣才能確定問題主要考察的方面。比如，水果有什么？橘子、香蕉、哈密瓜，將這些信息排除，則可以發(fā)現(xiàn)，這些水果的本質(zhì)依舊是水果，從中可以得知，抽象實(shí)際上就是一個(gè)現(xiàn)象轉(zhuǎn)換的過程，有普遍的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為本質(zhì)，這樣人們?cè)诮鉀Q問題的過程中則可以探究其變化規(guī)律，在解題時(shí)也會(huì)更加輕松。

（六）概括

對(duì)于完成的問題，則可以對(duì)其進(jìn)行概括，這樣既可以做好歸納，也能從中衍生出新的問題，并發(fā)現(xiàn)更為豐富的知識(shí)，這些新的知識(shí)將以原有的問題作為基礎(chǔ)不斷的拓展。因此，在運(yùn)用計(jì)算思維解題時(shí)，要能做好更為相關(guān)問題的處理工作，這樣則可以讓解題效率增長(zhǎng)。比如，關(guān)于百錢買百雞的問題，其中解題條件為公雞、 母雞及小雞，在確定解題條件后，對(duì)結(jié)果做出一個(gè)判斷，再次進(jìn)行驗(yàn)證，反復(fù)得出結(jié)果，并做出準(zhǔn)確的概括，這樣解題方式則會(huì)更加突出，并對(duì)學(xué)生日后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。

二、關(guān)于計(jì)算思維在信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐的深入探析

（一）游戲計(jì)算思維設(shè)計(jì)

初中生的興趣愛好雖然與小學(xué)生存在一定的差異，但不可否認(rèn)，初中生依舊喜愛游戲，在游戲中可以感受快樂，對(duì)未知的游戲產(chǎn)生較強(qiáng)的探究欲望。因此，在運(yùn)用計(jì)算思維展開信息技術(shù)授課時(shí)，教師則可以借助游戲的方式，讓學(xué)生在游戲中鍛煉自己的計(jì)算思維能力。教師在設(shè)計(jì)游戲計(jì)算思維教學(xué)方案的過程中，應(yīng)注重游戲方式和機(jī)制的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生可以遵守游戲規(guī)則，有針對(duì)性的完成游戲目標(biāo)，游戲計(jì)算思維的訓(xùn)練，能讓學(xué)生愉快的學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識(shí)，并在游戲化的學(xué)習(xí)過程中，對(duì)信息技術(shù)產(chǎn)生充足的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并對(duì)所要學(xué)習(xí)的知識(shí)有正確的認(rèn)知，教師運(yùn)用游戲的方法對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維加以引導(dǎo)，則會(huì)幫助學(xué)生形成正確的價(jià)值觀念，讓學(xué)生逐漸形成良好的信息技術(shù)素養(yǎng)，這對(duì)于學(xué)生日后的思維鍛煉有著良好的效果。舉個(gè)簡(jiǎn)單的教學(xué)案例，如在 《動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作》這一節(jié)課中，其中主要包括的動(dòng)畫類型有動(dòng)畫補(bǔ)間動(dòng)畫、形狀補(bǔ)間動(dòng)畫、引導(dǎo)層動(dòng)畫、遮罩動(dòng)畫等。教師在組織學(xué)生學(xué)習(xí)這些動(dòng)畫類型時(shí)，不僅需要讓學(xué)生了解其運(yùn)用的過程和方法，而且也需要讓學(xué)生對(duì)動(dòng)畫游戲進(jìn)行分解、抽象并進(jìn)行描述概括，利用計(jì)算思維方式培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，這樣學(xué)生才會(huì)感知?jiǎng)赢嬛忻總€(gè)人物形成的原因，學(xué)生也會(huì)對(duì)動(dòng)畫效果為之驚奇，從而操作興趣也會(huì)被激發(fā)，這時(shí)教師則可以讓學(xué)生操作計(jì)算機(jī)在游戲中做一些相關(guān)的動(dòng)作，如移動(dòng)、跳躍、挪動(dòng)。

（二）可視化計(jì)算思維設(shè)計(jì)

伴隨計(jì)算機(jī)廣泛運(yùn)用在人們生活和工作中，大數(shù)據(jù)也隨之形成，人們可以將所掌握的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)根據(jù)人們提供的數(shù)據(jù)對(duì)大量的信息進(jìn)行整理歸納，以此形成大數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)形成的數(shù)據(jù)，不僅歸類明確，而且數(shù)據(jù)信息量也較大，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)歸納相比，方法較為簡(jiǎn)單，并且效果良好，而正因?yàn)橛?jì)算機(jī)具有如此功能，人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)的這些功能開始轉(zhuǎn)換計(jì)算思維，將其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化的計(jì)算思維。為了讓數(shù)據(jù)顯示更為清晰，有利于人們的觀察，人們開始借助計(jì)算機(jī)繪制圖形，將數(shù)據(jù)融入到其中。而教師在授課時(shí)，則可以運(yùn)用數(shù)據(jù)和圖形的結(jié)合，讓學(xué)生學(xué)習(xí)電子表格的操作方法，這樣學(xué)生則可以對(duì)數(shù)據(jù)做好統(tǒng)計(jì)和處理，也可以運(yùn)用圖形表達(dá)數(shù)據(jù)，如我國(guó)不同城市空氣優(yōu)良指數(shù)，學(xué)生可以結(jié)合函數(shù)知識(shí)，繪制圖表。對(duì)于初中生而言，大量的數(shù)據(jù)會(huì)影響其計(jì)算思維，所以，教師應(yīng)給予一定的繪制條件，讓其根據(jù)條件進(jìn)行圖表制作，如每個(gè)城市空氣具體的指數(shù)，不同時(shí)段的指數(shù)，這樣學(xué)生則可以掌握關(guān)鍵詞，然后進(jìn)行建模，學(xué)生會(huì)根據(jù)已有條件對(duì)問題進(jìn)行處理，將其簡(jiǎn)單化，繪制電子表格時(shí)，將關(guān)鍵信息輸入其中，以X軸、Y軸為代表，輸入相關(guān)的指數(shù)信息。這樣所完成的圖表清晰具體，一目了然，教師也可以提出相應(yīng)的問題，讓學(xué)生結(jié)合問題繼續(xù)制作圖表，根據(jù)不同城市指數(shù)變化，分析每個(gè)城市的污染程度，這樣學(xué)生的思維既可以得到鍛煉，計(jì)算思維的可視化也會(huì)產(chǎn)生效果。

結(jié)束語：總之，作為一名信息技術(shù)教師，在運(yùn)用計(jì)算思維講課的過程中，教師注重學(xué)生的主體性，給與學(xué)生充足的鍛煉思維的空間和時(shí)間，讓學(xué)生可以自主思考信息技術(shù)的教學(xué)問題。在日常生活中，教師要帶領(lǐng)學(xué)生一起學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識(shí)，運(yùn)用計(jì)算思維深入發(fā)掘更為豐富的信息技術(shù)知識(shí)，這樣教師和學(xué)生的教與學(xué)的能力才會(huì)逐漸提升。對(duì)于教學(xué)方法，教師也應(yīng)積極改進(jìn)，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)條件，這樣才有助于讓計(jì)算思維在信息技術(shù)中產(chǎn)生良好的效果，學(xué)生和教師的信息素養(yǎng)也會(huì)隨之形成。

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