例談初中信息技術(shù)教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)策略研究

梁玉芳

摘 要：隨著學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的提出，學(xué)科核心素養(yǎng)已成為當(dāng)前學(xué)校、教師重點(diǎn)關(guān)注并研究的課題。信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括了“信息意識(shí)”“計(jì)算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)”和“信息責(zé)任”四個(gè)方面，目前，“計(jì)算思維”已經(jīng)成為信息技術(shù)課程中核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一個(gè)重要維度。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，計(jì)算思維的培養(yǎng)已經(jīng)到了刻不容緩的地步。文章以蘇教版初中信息技術(shù)八年級(jí)《算法及算法的描述》一課為例，從計(jì)算思維的四個(gè)要素方面談一談在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維的策略與方法，從而提升學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中信息技術(shù);計(jì)算思維;核心素養(yǎng);算法

一、 引言

在信息化高速發(fā)展的今天，國(guó)內(nèi)外對(duì)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)日趨重視?！坝?jì)算思維”是信息技術(shù)核心素養(yǎng)之一，它最早是由周以真教授在計(jì)算機(jī)權(quán)威期刊提出的，是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法形成解決問(wèn)題方案的過(guò)程中所包含的一系列思維活動(dòng)。她認(rèn)為“把一個(gè)看來(lái)困難的問(wèn)題重新闡釋成一個(gè)我們知道問(wèn)題怎樣解決的方法，計(jì)算思維是人類(lèi)求解問(wèn)題的一條途徑，可以是各種學(xué)科的，也可以是生活中的問(wèn)題?！薄督K省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要》明確提出計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是解決問(wèn)題的基礎(chǔ)能力之一，是學(xué)生必須掌握的最基本的思維方式。作為一名信息技術(shù)教師，如何在教學(xué)中貫穿計(jì)算思維的培養(yǎng)，如何提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，這就需要我們?cè)谶M(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)將“計(jì)算思維”滲透到每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，文章以蘇教版《算法與算法的描述》一課為例，從分解思維、算法思維、抽象思維、概括思維四個(gè)方面談?wù)動(dòng)?jì)算思維培養(yǎng)的幾個(gè)策略。

二、 創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題，訓(xùn)練分解思維

現(xiàn)實(shí)生活中有很多問(wèn)題，如何解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題呢？可以有很多思路，這種思路就是計(jì)算思維，計(jì)算思維本質(zhì)上是一種使用科學(xué)工具進(jìn)行高效解決問(wèn)題的方法，它不是知識(shí)和工具本身，而是抽象模擬以尋求問(wèn)題解決最優(yōu)化方案的系統(tǒng)過(guò)程。而分解問(wèn)題是解決復(fù)雜問(wèn)題的好方法，分解就是把大問(wèn)題拆成小問(wèn)題，把復(fù)雜問(wèn)題拆解成簡(jiǎn)單問(wèn)題，把新問(wèn)題拆成老問(wèn)題，這樣有助于將復(fù)雜的沒(méi)有頭緒的問(wèn)題分割為較小的容易解決的幾個(gè)步驟完成。

創(chuàng)設(shè)情境是教學(xué)設(shè)計(jì)中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，好的情境有利于學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，在本節(jié)課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，筆者用《起跑線》電影中的片段來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，引出抽簽程序，再通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)抽簽過(guò)程的分析，得出解決問(wèn)題的幾個(gè)步驟，引出算法的概念，并揭示課題。教師利用生活化的情境，提出問(wèn)題，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，老師通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題并將大問(wèn)題分解成小問(wèn)題從而得出解決問(wèn)題的辦法。

教學(xué)片段1：創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題

師：大家都看過(guò)《起跑線》這部電影嗎？這部電影講述了一對(duì)中產(chǎn)階級(jí)夫婦為了讓孩子能夠從小就獲得最好的教育，走上人生巔峰而絞盡腦汁擇校的故事，我們來(lái)看其中一個(gè)片段。（播放視頻）

師：這段視頻中通過(guò)什么樣的方式讓貧窮的孩子能夠進(jìn)入名校？生：抽簽。

師：傳統(tǒng)的抽簽和電腦抽簽比較，你更傾向于哪個(gè)？為什么？

師：今天我們就來(lái)編寫(xiě)一個(gè)抽簽程序隨機(jī)派法。

教學(xué)片段2：分解問(wèn)題，揭示課題

師：雖然電腦程序抽簽效率高，速度快，但是與傳統(tǒng)抽簽比較，其過(guò)程是相似的，請(qǐng)一位同學(xué)上來(lái)模擬演示抽簽過(guò)程，其他同學(xué)思考，用語(yǔ)言描述抽簽過(guò)程。（語(yǔ)言簡(jiǎn)潔）

生：第一步：輸入名單;第二步：進(jìn)行抽簽;第三步：輸出結(jié)果。

師：我們把這些可操作的步驟，稱(chēng)為解決抽簽問(wèn)題的一個(gè)算法，所以什么是算法？請(qǐng)你概括。

師生總結(jié)：算法是解決問(wèn)題的方法和步驟，今天這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)算法與算法的描述。

該教學(xué)片段中把抽簽程序的大問(wèn)題分解成了簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)任務(wù)，抽象為“輸入名單—進(jìn)行抽簽—輸出結(jié)果”的過(guò)程。

分解問(wèn)題是解決問(wèn)題的一個(gè)重要方法，也是計(jì)算思維的一種。周以真教授將計(jì)算思維描述為“關(guān)于對(duì)抽象的自動(dòng)化處理”，那么，在信息技術(shù)學(xué)習(xí)的過(guò)程中通過(guò)分析問(wèn)題培養(yǎng)學(xué)生“抽象”的意識(shí)能力，就是為發(fā)展計(jì)算思維，培養(yǎng)數(shù)字創(chuàng)新能力打下了基礎(chǔ)。

三、 分析問(wèn)題，繪制流程圖，培養(yǎng)算法思維

算法思維是計(jì)算思維的核心。那什么是算法，在這一課的概念中就提到，算法是解決問(wèn)題的方法和步驟，最經(jīng)典的理解算法概念的就是“狼、羊、菜過(guò)河”的小游戲，狼、羊、菜要過(guò)河，獵人一次只能帶一樣過(guò)河，狼和羊、羊和菜不能同處，學(xué)生可以通過(guò)玩游戲的方式多次嘗試，最終發(fā)現(xiàn)狼和菜可以共存的特性，找出最終的方法，每一種方法的嘗試就是算法思維能力提高的過(guò)程，方法有多種，每一種方法將它完整的寫(xiě)出步驟，即為一種算法，在這節(jié)課中，筆者是如何讓學(xué)生理解算法的概念的呢？

以生活中最簡(jiǎn)單的例子“燒水泡茶”為例，假如要喝一杯茶有以下幾個(gè)步驟：A燒水、B找茶葉、C洗涮茶具、D沏茶，你是如何安排呢？學(xué)生可以得出如下兩種方法：

第一步：燒水;

第二步：水燒開(kāi)后，洗刷茶具，拿茶葉;

第三步：沏茶。

第一步：燒水;

第二步：燒水過(guò)程中，洗刷茶具，拿茶葉;

第三步：水燒開(kāi)后沏茶。

兩種解決問(wèn)題的步驟就是兩種算法，可以明顯地看出第二種算法的效率更高，在解決同一個(gè)問(wèn)題時(shí)可以使用不同的算法，要盡量使用設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，高效的算法來(lái)解決問(wèn)題，算法的優(yōu)劣直接影響所編程序的質(zhì)量，算法是一個(gè)程序的靈魂，所以在解決問(wèn)題的過(guò)程中要不斷訓(xùn)練學(xué)生的算法思維。除了用自然語(yǔ)言來(lái)描述算法外，還可以用流程圖來(lái)表示算法，其比自然語(yǔ)言更有優(yōu)勢(shì)：邏輯思維更清晰，不易產(chǎn)生歧義。繪制流程圖的軟件有很多，個(gè)人認(rèn)為畫(huà)程不錯(cuò)，以本課為例，如果要制作抽簽程序，我們可以用繪制流程圖的方法，通過(guò)不斷完善程序引出算法的三種結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)，這種層層遞進(jìn)，層層剝解的方式，引導(dǎo)學(xué)生不停地思考，能夠訓(xùn)練學(xué)生的算法思維。