基于真實問題解決的初中計算思維教學策略

華薈

摘要：初中計算思維教學要嵌入真實的社會現(xiàn)實情境，讓學生在真實問題解決過程中提升思維品質(zhì)和發(fā)展?jié)摿?。本文總結(jié)和提煉了初中計算思維教學策略，強調(diào)要將真實問題、問題解決和反思分享作為計算思維發(fā)展的起點、支撐和升華，并以“智能聲控燈”項目為例闡釋了基于真實問題解決的初中計算思維教學策略。

關鍵詞：計算思維;初中;真實問題解決;教學策略

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）21-0058-02

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中明確將計算思維作為信息技術學科四大核心素養(yǎng)之一，它起到了核心與引領的作用。計算思維教學從現(xiàn)實世界中的真實情境引入，采用項目學習方式，在解決真實問題的過程中將現(xiàn)實問題界定、抽象特征、設計解決算法并不斷優(yōu)化，最終形成解決方案，提升計算思維。計算思維教學在運用計算機科學解決實際問題的過程中讓學生獲得并積累學習經(jīng)驗，形成更高層次的計算思維能力。下面，筆者以“智能聲控燈”項目為例，闡釋基于真實問題解決的初中計算思維教學策略。

真實問題：計算思維發(fā)展的起點

真實問題是初中生計算思維發(fā)展的起點。教師給出的真實問題要恰到好處，既要喚起學生的探索興趣和學習動機，又要引導學生進行學習和跨越。在開展初中計算思維教學時，教師要將初中生的計算思維發(fā)展內(nèi)嵌于真實的生活和學習問題解決當中，讓學生在主動解決真實問題的過程中不斷將習得的計算機科學原理、概念和知識與具體、復雜的真實生活情境結(jié)合起來，實現(xiàn)計算思維“行”與“知”的有機融合，從而形成對計算機科學知識的建構(gòu)和計算思維能力的內(nèi)化。

例如，在準備“智能聲控燈”項目時，筆者在教學的開始階段為學生展示了日常生活和學習等場所隨處可見的聲控燈，并播放有人在樓梯跺腳燈亮的視頻，引發(fā)了學生的共鳴，自然引出問題：“本次課，我們能否用40分鐘時間完成這樣的智能聲控燈？”真實的生活情境、真實的問題，自然引發(fā)了學生自主探索和合作研究解決問題的動機。貼近學生生活經(jīng)驗的真實問題恰好破解了“智能聲控燈”項目“開頭難”的教學難題。

問題解決：計算思維發(fā)展的支撐

計算思維并不是需要以與計算機解決問題相同的方式解決問題，而是鼓勵使用計算機科學概念和思維進行問題解決。問題解決是學生發(fā)展計算思維必須遵循的過程和經(jīng)驗。學生計算思維的發(fā)展就是要讓學生在完整的問題解決過程中增長和內(nèi)化。基于問題解決的教學模式是較好的計算思維培養(yǎng)教學模式，教師不應將計算思維當成知識和技能去教授，而是要讓學生在經(jīng)歷中發(fā)展，在體驗中提升，只有這樣才能使其發(fā)展有效的計算思維能力。教師在教學過程中可以用若干個問題引導學生的思維走向，引導學生建立分析—解決問題的思考架構(gòu)，即思維建模和問題建模。

例如，筆者在開展“智能聲控燈”項目時，讓學生經(jīng)歷了問題解決的全過程：①提出問題。教師提出一個大問題：“要實現(xiàn)智能聲控燈，我們應該做什么？”然后，學生嘗試將大問題分解為小問題。問題1：智能聲控燈需要哪些硬件？問題2：用自然語言怎么描述這個問題解決辦法？②設計方案。學生自主學習閱讀資料，選出合適的開源硬件，并經(jīng)過討論、構(gòu)思、設計，初步提出“如果有聲音，燈亮”，解決問題的模型初步成立。③程序設計。在項目設計時總結(jié)的程序邏輯是：如果有聲音，燈亮。于是引出問題：有聲音，聲音值到底是多少？進而教師演示對聲音值的觀測，學生觀察并得出結(jié)論：聲音越大，數(shù)值越大。④項目優(yōu)化。優(yōu)化方案其實是剛才聲控燈的舉一反三，再接一個光線傳感器，當檢測出光傳感器是晚上，燈亮。⑤項目評價。最終班級學生分小組進行展示，有的小組實現(xiàn)了智能聲控燈1.0版本（如果有聲音，燈亮一會兒），有的小組實現(xiàn)了智能聲控燈2.0版本（如果晚上有聲音，燈亮一會兒），大家又繼續(xù)討論。

反思分享：計算思維的升華

計算思維作為一種思維方式，不是以編寫一個程序或創(chuàng)造一個物品為目的，而是以學生思維方式的形成和提升為目的。問題解決過程很重要，但問題解決之后的反思與分享也非常重要。只有不斷地反思和分享，才能夠持續(xù)地升華計算思維，促進計算思維的不斷深化理解和內(nèi)化生成。思維發(fā)展的最后是自我認知與對世界認知的相互融合，學生通過梳理小組在解決問題過程中出現(xiàn)的問題以及解決方案，依托合作學習不斷地促進反思的形成。學生通過對自己和小組的智能聲控燈作品進行創(chuàng)意闡釋和功能介紹，加深了對產(chǎn)品創(chuàng)意創(chuàng)造的理解;在分享過程中的質(zhì)疑和批判也使思維不斷地升華，使學生認識到自身的不足，肯定了自身的優(yōu)點，感受到了自己的價值。

結(jié)束語

綜上所述，“智能聲控燈”項目從開始的真實情境中引出了真實問題，經(jīng)歷了分析問題、方案設計、程序設計、開發(fā)調(diào)試和反思分享這一過程，最終解決了該問題?？傮w的教學效果證明，真實問題、問題解決和反思分享是計算思維提升和發(fā)展的關鍵策略，值得在初中信息技術教學中推廣和普及。當然，“智能聲控燈”項目在實施過程中，仍有不足和局限性，仍然需要教師進一步挖掘問題深度，做好問題解決過程的支持和引導。目前，基于問題解決的計算思維培養(yǎng)的研究與應用還相當有限，還需要進一步深入研究。