信息技術(shù)課堂發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維能力的探索與實(shí)踐

羅榮

【摘要】信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，特別是《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》發(fā)布以來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維成為了發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)必不可少的部分。如何對(duì)處于基礎(chǔ)階段的學(xué)生進(jìn)行編程教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是信息技術(shù)課堂實(shí)施的關(guān)鍵內(nèi)容之一。本文介紹了兩個(gè)“編程一小時(shí)”活動(dòng)案例，為信息技術(shù)課堂中的編程教學(xué)提供參考，體現(xiàn)趣味活動(dòng)在信息技術(shù)教學(xué)中的具體應(yīng)用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“編程一小時(shí)活動(dòng)”能開闊學(xué)生眼界，普及計(jì)算機(jī)科學(xué)，提升學(xué)生的計(jì)算思維。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)課堂;編程教學(xué);計(jì)算思維

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化成為現(xiàn)代教育技術(shù)的新形態(tài)之一。計(jì)算思維的重要性越來(lái)越突出，受到國(guó)家教育部門的廣泛關(guān)注。早在2017年，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中指出 “在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵(lì)社會(huì)力量參與寓教于樂(lè)的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣”，目的是通過(guò)編程類學(xué)科的學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》也明確把計(jì)算思維列為學(xué)科核心素養(yǎng)之一。計(jì)算思維是一種思維方式，為解決問(wèn)題的過(guò)程提供一種全新的視角，不僅只運(yùn)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。

盡管計(jì)算思維有著變革性的意義，然而對(duì)于如何在教育教學(xué)過(guò)程中提升學(xué)生的計(jì)算思維能力，中小學(xué)信息技術(shù)教師依然處于探索階段。一是多數(shù)信息技術(shù)教師對(duì)計(jì)算思維的理解仍然停留在操作層面，缺少理論支撐教學(xué);二是在實(shí)際教學(xué)中，教師缺少對(duì)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的活動(dòng)設(shè)計(jì);三是部分編程學(xué)科的操作難度高，沒(méi)有恰當(dāng)?shù)乩镁幊唐脚_(tái)和工具開展教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生缺少學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生計(jì)算思維難以得到真正提升。

“編程一小時(shí)”活動(dòng)為有效解決計(jì)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維遇到的瓶頸提供了可能。變成一小時(shí)活動(dòng)簡(jiǎn)單易學(xué)，每個(gè)學(xué)生都能成為“小小編程家”。而且學(xué)習(xí)者能通過(guò)游戲來(lái)學(xué)習(xí)編程，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)熱情。

一、案例描述

“編程一小時(shí)”活動(dòng)是一個(gè)全球性活動(dòng)，英文為（The Hour of Code），縮寫為HOC。該活動(dòng)已經(jīng)在180多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開展，數(shù)千萬(wàn)學(xué)生參與了這項(xiàng)活動(dòng)。任何人在任何地方，都可以組織此項(xiàng)活動(dòng)，每次教學(xué)的時(shí)間為1小時(shí)左右，并且參與者不需要編程經(jīng)驗(yàn)，活動(dòng)大多數(shù)是免費(fèi)的。

“編程一小時(shí)”所提供的都是非常有趣的編程游戲。讓不同年齡階段的學(xué)生通過(guò)游戲來(lái)學(xué)習(xí)編程，發(fā)展計(jì)算思維?！熬幊桃恍r(shí)”讓大家通過(guò)喜聞樂(lè)見(jiàn)的游戲方式來(lái)快速了解和學(xué)習(xí)編程。以下是課堂教學(xué)過(guò)程中的的2個(gè)實(shí)例。

1.“編程一小時(shí)”活動(dòng)之我的世界

本活動(dòng)通過(guò)讓學(xué)生在游戲“我的世界”中，根據(jù)指令完成任務(wù)來(lái)理解編程思維，其中指令中包含順序執(zhí)命令、條件判斷命令和循環(huán)命令，三種命令隨機(jī)組合，學(xué)生通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)移動(dòng)對(duì)象來(lái)完成任務(wù)，如圖1、圖2。

我的世界網(wǎng)址（http：//mc.163.com/hourofcode/）為學(xué)生提供了3個(gè)學(xué)習(xí)編程的游戲，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身情況選擇對(duì)應(yīng)的難度關(guān)卡。在單擊“馬上體驗(yàn)”按鈕后，可以打開“我的世界”游戲介紹頁(yè)面，學(xué)習(xí)者可根據(jù)需要觀看視頻或文字說(shuō)明，隨后進(jìn)入選擇角色的頁(yè)面，完成角色選擇后可單擊進(jìn)入正式的游戲界面。

編程闖關(guān)的方式：在頁(yè)面上使用鼠標(biāo)把“模塊”一欄中的命令積木拖動(dòng)到頁(yè)面右邊的灰色區(qū)域中，再按照任務(wù)的文字說(shuō)明搭配組合好，最后單擊頁(yè)面左邊黃色的“運(yùn)行”按鈕，將會(huì)顯示結(jié)果。完成后，可以單擊“繼續(xù)”按鈕進(jìn)入下一關(guān)。在游戲中，學(xué)生按照命令將積木拖動(dòng)到指定的代碼區(qū)域里，這樣計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行所有的命令。這些積木是事先準(zhǔn)備好的，我們只需要按照每一關(guān)的要求進(jìn)行組合即可。如單個(gè)的命令積木按照從上到下的組合就是順序執(zhí)行，“如果前面有熔巖，執(zhí)行……”就是條件判斷命令，“重復(fù)……次”就是循環(huán)命令。完成所有的關(guān)卡后，學(xué)生可以下載打印自己的電子證書，如圖3、圖4。

此活動(dòng)要求學(xué)生在編程過(guò)程中有清晰的邏輯認(rèn)識(shí)，通過(guò)依次執(zhí)行命令來(lái)鍛煉學(xué)生的編程意識(shí)，發(fā)展計(jì)算思維。

2.“編程一小時(shí)”活動(dòng)之點(diǎn)燈機(jī)器人

Lightbot——點(diǎn)燈機(jī)器人，是一款益智類的編程教育游戲，自問(wèn)世以來(lái)就風(fēng)靡世界。該游戲畫面精美，通過(guò)簡(jiǎn)單的5個(gè)命令：前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、彈跳、點(diǎn)燈完成所有關(guān)卡，讓學(xué)生在玩耍中學(xué)會(huì)基本的編程思維。網(wǎng)址是https：//lightbot.com/hour-of-code.html，打開后選擇Online Flash（in-Browser），就可以進(jìn)入游戲。

點(diǎn)燈機(jī)器人中包含了順序命令、循環(huán)命令、創(chuàng)建過(guò)程和調(diào)用過(guò)程。由以下三部分組成：（1）基礎(chǔ)部分（Basics）：由非常簡(jiǎn)單的順序命令組成，在規(guī)定的步數(shù)內(nèi)讓機(jī)器人點(diǎn)亮畫面上所有藍(lán)色方塊的燈，就算完成本關(guān)。（2）過(guò)程部分（Procedures）：引入了創(chuàng)建過(guò)程和調(diào)用過(guò)程的概念，難度超過(guò)基礎(chǔ)部分，學(xué)生可以根據(jù)畫面要求創(chuàng)建一個(gè)或兩個(gè)過(guò)程，并在主函數(shù)調(diào)用這一兩個(gè)過(guò)程點(diǎn)亮所有的藍(lán)色方塊的燈，不超過(guò)規(guī)定的步數(shù)，才算完成本關(guān)。（3）循環(huán)部分（Loops）：通過(guò)創(chuàng)建過(guò)程和調(diào)用過(guò)程，包括過(guò)程自己調(diào)用自己（即編程中遞歸函數(shù)的概念），點(diǎn)亮所有的藍(lán)色方塊的燈，不超過(guò)規(guī)定的步數(shù)，則過(guò)關(guān)。

同樣，完成了點(diǎn)燈機(jī)器人的全球編程一小時(shí)活動(dòng)，同樣可以獲得相應(yīng)的電子證書。

通過(guò)以上2個(gè)實(shí)例，我們了解了“編程一小時(shí)”活動(dòng)是通過(guò)生動(dòng)有趣、寓教于樂(lè)的形式，為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，發(fā)展計(jì)算機(jī)思維的機(jī)會(huì)。形式與內(nèi)容都與學(xué)生的年齡和興趣點(diǎn)非常貼近，深受學(xué)生喜愛(ài)。這就像學(xué)生起初學(xué)習(xí)外語(yǔ)時(shí)，枯燥陌生的語(yǔ)法往往很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而通過(guò)大量的聽說(shuō)訓(xùn)練來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)感往往可以事倍功半，我們學(xué)習(xí)編程發(fā)展計(jì)算思維也應(yīng)該首先培養(yǎng)一種“編程感”，然后再進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言語(yǔ)法，算法等相關(guān)知識(shí)。

二、結(jié)論和建議

利用互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的數(shù)字世界，信息技術(shù)給社會(huì)生活帶來(lái)越來(lái)越多的影響和改變，發(fā)展數(shù)字世界的核心素養(yǎng)就是計(jì)算思維。將“編程一小時(shí)”活動(dòng)引入信息技術(shù)課堂，能豐富、改善信息技術(shù)課堂教學(xué)。

首先，“編程一小時(shí)”活動(dòng)有利于學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)世界?！熬幊桃恍r(shí)”活動(dòng)帶來(lái)豐富的信息化產(chǎn)品，并且使用物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)將生活數(shù)字化，有助于學(xué)生在數(shù)字化時(shí)代開闊眼界。其次，“編程一小時(shí)”活動(dòng)有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，并且指導(dǎo)日常決策，進(jìn)而改變我們的日常生活，提高創(chuàng)新、改變世界的能力。最后，“編程一小時(shí)”有利于普及計(jì)算機(jī)科學(xué)，讓學(xué)生在一小時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)到基本的編程知識(shí)。參與者可以使用可視化編程語(yǔ)言在游戲情景中體驗(yàn)編程方法，發(fā)展計(jì)算思維。

計(jì)算思維是新時(shí)代每個(gè)學(xué)生必備的核心素養(yǎng)，學(xué)習(xí)編程，發(fā)展計(jì)算思維不是為了人人都成為程序員，而是為我們開啟新的思維方式。讓學(xué)生接觸并學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，進(jìn)而發(fā)展他們的創(chuàng)造性思維與抽象思維，并且培養(yǎng)獨(dú)立思考與解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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