計算思維在初中信息技術(shù)教學中的實踐探究

許海兵

【摘? 要】建設(shè)數(shù)字中國需要合格的數(shù)字公民，《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程指導綱要》指出，要培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)，學會用計算機的思考方式去思考問題，用計算思維的方式去解決問題，初步掌握計算機建模的信息知識。信息技術(shù)教學其本質(zhì)是培養(yǎng)學生的現(xiàn)代化、信息化思維，并利用這種思維解決問題，這種思維就是計算思維。

【關(guān)鍵詞】計算思維;初中信息技術(shù);課堂教學

計算思維有設(shè)計思維、問題解決性思維和可視化計算機思維等多種思維，培養(yǎng)學生的計算思維是信息技術(shù)課堂教學的重要目標。在目前初中信息技術(shù)教學中，教師要重點給學生講解，如何利用信息技術(shù)去解決生活中的實際問題，以擴大信息技術(shù)的應(yīng)用范圍。

一、初中信息技術(shù)中培養(yǎng)計算思維的意義

計算思維是一種使用計算科學技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)、求解問題理解人類行為的方式，在教學中通過任務(wù)驅(qū)動式、實驗教學式等方式來培養(yǎng)學生的計算思維，能夠更好地提高信息技術(shù)課程教學的效果。通常情況下，計算思維在初中信息技術(shù)課程教學實踐中的作用有以下幾點。（1）可以讓學生更加關(guān)注信息技術(shù)，在初中信息技術(shù)教學中，老師要樹立全新的教學理念，制訂完善的教學方案，在其中滲透計算機思維以帶動學生關(guān)注信息技術(shù)，充分體現(xiàn)計算思維的優(yōu)勢，從而提高課程實踐的效率。（2）帶動學生思考人與信息技術(shù)之間的關(guān)系，計算機運算要遵循特定的數(shù)學法則，在初中信息技術(shù)課程教學中，引用計算思維不僅能夠讓學生主動思考人與信息技術(shù)之間的關(guān)系，為學生提供發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的方法和思路，同時還可以極大地豐富教學內(nèi)容，以提高教學質(zhì)量。（3）提高程序教學的質(zhì)量，在教學中融入計算思維，可以優(yōu)化教學效果，豐富教學內(nèi)容，提高算法和程序設(shè)計的地位，保證程序設(shè)計的教學質(zhì)量。程序設(shè)計是信息技術(shù)課程中的重要內(nèi)容，在其中滲透計算思維，能夠幫助學生更好地理解和掌握程序設(shè)計的知識，并提高其知識應(yīng)用能力。

二、初中信息技術(shù)課程中培養(yǎng)計算思維的原則

（一）創(chuàng)新教學方法原則

在初中信息技術(shù)教學中，想要提高學生的信息素養(yǎng)，提升其信息技術(shù)使用能力，老師就要對學生的思維方式和思維能力進行有效的引導，培養(yǎng)其良好的計算思維能力，以更好地提升學生的綜合素養(yǎng)。老師要樹立起全新的教學理念，將傳統(tǒng)的知識灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S啟迪，從而提高學生的學習熱情，培養(yǎng)良好的問題意識。教師要豐富教學的方式，以實驗教學、啟發(fā)式教學、探究式教學為主，更加突出學生的學習主體地位，培養(yǎng)其良好的計算思維能力。

（二）整合教學內(nèi)容原則

初中信息技術(shù)的教學內(nèi)容比較多，包括信息收集歸納、信息需求分析、信息技術(shù)選擇、信息數(shù)據(jù)加工呈現(xiàn)、新技術(shù)應(yīng)用等，所以教師要搭配綜合性較強的實踐活動，以更好地整合教學內(nèi)容。比如智能機器人的設(shè)計、個性學習項目的制訂等，從而更好地培養(yǎng)學生的計算思維意識，讓學生能夠?qū)W以致用。

（三）注重程序思維訓練原則

在初中信息技術(shù)教學中，教師可以使用VB高級語言向?qū)W生講解程序設(shè)計的知識，幫助學生掌握程序設(shè)計的相關(guān)知識，通過程序知識和思維的學習更好地提高學生的計算思維。程序的三種典型結(jié)構(gòu)也能讓學生依照合理的結(jié)構(gòu)、規(guī)范、順序來探求問題解決的方式方法，從而讓其計算思維能夠向合理的方向發(fā)展。

（四）強化系統(tǒng)思維訓練原則

初中信息技術(shù)教學中的部分內(nèi)容，能夠很好地表現(xiàn)出計算思維的系統(tǒng)觀，如計算機系統(tǒng)多媒體作品集成等。在問題的解決中，系統(tǒng)思維屬于高階思維，需要學生具備良好的思維能力。系統(tǒng)性的信息技術(shù)知識，更加側(cè)重于技術(shù)性和可視化，所以教師要引導學生去了解信息技術(shù)的內(nèi)涵，掌握信息技術(shù)的原理，能夠熟練完成信息技術(shù)的相關(guān)實踐操作，在實踐完成之后，教師要突出計算思維的重要性，以更好地提升初中信息技術(shù)教學的質(zhì)量和效果，要對計算思維進行有效拓展，從而更好地完成系統(tǒng)部件的協(xié)同工作。

三、計算思維在初中信息技術(shù)教學中的實踐策略

（一）在游戲中體驗計算思維

游戲化設(shè)計思維并不是設(shè)計游戲，游戲化思維是用游戲的模式給學生帶來更多的信息化教學體驗。游戲化設(shè)計思維的引入，能夠激發(fā)學生學習的熱情和學習動力，可以幫助學生掌握更多知識，提高學生的學習力，培養(yǎng)學生正確的學習態(tài)度和對信息技術(shù)教學深度理解和認知，進而促使學生自主學習，讓學生主動參與設(shè)計的全過程，這種過程參與也有助于培養(yǎng)學生的計算思維。例如，在蘇科版八年級設(shè)計與制作動畫章節(jié)的教學中，教師介紹多個動畫類型，如何設(shè)計富有時代意義、內(nèi)容豐富的動畫？如何學習引導層動畫？如何將這些動畫繪畫的類型綜合應(yīng)用在一個人物或者多個動物、多個人物的身上，去規(guī)劃設(shè)計，創(chuàng)造出有趣味性的故事場景、動畫場面，并結(jié)合這類故事場景，創(chuàng)設(shè)出小游戲的活動畫面，以此來提高學生創(chuàng)造的積極性。但是有的學生創(chuàng)作出來的作品質(zhì)量不好，未能展現(xiàn)出動靜結(jié)合的特性。故事圍繞著一般的對象，在圖畫上有人物跳動、擺動，有的對象之間沒有配合，也會缺少融合性動感。在動畫中，多種人物要素相互交叉碰撞，這是目前動畫設(shè)計的關(guān)鍵之處，最突出就是在基本設(shè)計上都是圍繞整個時間軸來聯(lián)系不同的動畫要素，并且確定這些要素之間關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此使學生計算思維得以提升，在設(shè)計動畫圖形時，引入三步法分散步驟來深度思考，進而繪制出合理的動畫圖片，讓學生感受到計算思維的魅力，尋找問題處理的合理方法。

通過瀏覽一些素材，進而幫助學生選擇最佳的人物形象，構(gòu)建情形，使用一句簡單的話去描述這個故事的情景，之后分析劇情，再羅列出劇情中人物的形象，這樣能夠便于描述圖表。按照人物出場順序再找個故事開展時間場景，故事情節(jié)軸上展現(xiàn)不同畫面，綜合動畫中人物和動物的對象，動畫類型比較復雜，這也是動畫設(shè)計的關(guān)鍵之處。故事開始時，在故事場景中有男孩、蘑菇、花，這些都是在場景中展現(xiàn)的，及男孩停下來走到一個地方，在場景中花和蘑菇的藏身地點都基本類似。男孩停留的時間多少與蘑菇、花消失時間也要吻合，在這個時間軸上能夠一一對應(yīng)起來。

（二）在問題解決中形成計算思維

問題處理的思考方式是指以目前現(xiàn)實中的問題作為解決處理突破口，來展開分析，教師在信息處理課堂上，設(shè)置問題處理關(guān)鍵點，以解決問題作為突破口，帶動學生學習知識點。問題處理解決也是目前計算思維的核心要點，采用問題處理的方式，可以在解決中制造更多懸疑性的問題，提高學生問題處理的成效和質(zhì)量，可快速吸引學生關(guān)注，引導學生主動思考。例如，講解一些優(yōu)秀案例給學生，能夠給學生帶來思維的拓展和沖擊，也可以進一步培養(yǎng)學生的計算思維。例如，講述機器人行走的信息課程片段中，機器人從左到右一起去出發(fā)，能夠避開障礙進入異側(cè)停車場上，編制程序，首先需要先規(guī)劃路線，之后再拿出教學方案小組進行商議，畫出機器人行走實際路線圖。教師為學生創(chuàng)造更好的教學場景，能夠創(chuàng)造一個復雜問題環(huán)境，校車停在停車場上，小車沒有自動避讓功能，為避讓，需要學生先給小車規(guī)劃好路線，同時在規(guī)劃設(shè)計路線時，一般會讓小車直立前行，過障礙物之后，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)90度，停車場區(qū)域內(nèi)下方，之后，再次左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)到90度，直至到停車場停車區(qū)。此路線小車需要完成5步，個別學生在選擇小車行駛到同側(cè)停車場，然后直角拐彎，轉(zhuǎn)至另一側(cè)停車區(qū)，此路線需要小車走上三個步驟。站在學生解決日常生活問題的角度上來講，讓學生們自主看待問題處理方案，在問題分析上與方案構(gòu)建上沒有不同，最后會影響到問題解決處理的思路。

（三）在問題解決中運用計算思維

用計算思維方式來分析目前生活中遇到的問題，從而構(gòu)建計算機模型，使問題能夠得到更快的解決。模型構(gòu)建是信息構(gòu)架與仿真相結(jié)合的一種概念，為了更加直接去理解某事物，對該事物作抽象，必要時還需要自定義，構(gòu)建合理的模型。

例如，在講解信息技術(shù)基礎(chǔ)中的信息獲取這一堂課時，要給學生引入一個日常生活的例子，如海水受到月亮的引力而發(fā)生早潮的現(xiàn)象，也就是潮汐。一般狀況下，船行駛近至碼頭，靠近碼頭，泄洪或落潮后，船在靠近港口時要留不小的安全間隙，這樣才能夠避免輪船擱淺。教師在問題中詢問學生，輪船在哪一天、哪個時間段可以靠近港口，教師給學生講課時，要針對實際問題采用分析，教師引導學生分析問題，采用計算思路分析，在一天中，哪個時間段，輪船可以靠近港口，哪個時間段輪船行駛是安全的，哪個時間是安全的間隙，以及著重研究分析潮漲潮落的規(guī)律。借助數(shù)據(jù)技術(shù)來建立函數(shù)，教師進一步搜集數(shù)據(jù)之后，讓學生通過計算機以一天中的時間段作為橫坐標，水深作為縱坐標來畫出一個曲線，讓學生深度思考，采用小組合作的方式來探究，寫出合適的函數(shù)，利用計算機來求解，學生在課堂上積極學習，積極參與進來，用這種方法能夠顯著地促使學生面對生活中的現(xiàn)象會多思考一下，為什么是這樣的，懂得利用計算機解決實際問題的同時，能夠深入分析生活中的信息。教師在進行實踐教學時，就可以結(jié)合目前教材中的內(nèi)容，引入一些生活實際問題，通過建模的方式來深度分析實際問題，鍛煉學生的計算思維。

在日常生活中和人們學習過程中，學生在學習期間和知識應(yīng)用中都要深度反思，認識到目前習題計算錯誤的真正原因，也通過學習計算思維，通過糾錯、冗余的方式來處理日常生活中存在的問題，在最壞的狀況下，預防和保護。目前，學習與知識應(yīng)用同步，教師引導學生采用啟發(fā)思維解答問題，科學規(guī)劃學生學習時間，教師給學生預留更多的想象空間，有效解決日常問題，存儲更多的知識，以及掌握更多的問題解決技能。學生要認真認識到自己的思維，可以處理日常生活或者是學習中的問題，不斷拓寬自己解決問題思維的范圍，掌握更多解決問題的技巧。在班內(nèi)管理事務(wù)中，班委成員帶領(lǐng)學生去打掃教室，學生去執(zhí)行，制訂學生的工作量，也是一種計算過程，同時學生在超市購物，采用最佳的折扣優(yōu)惠，知道所有商品價格信息之后，再選擇最佳購物策略，進行合理的價格計算，能夠享受到最大的優(yōu)惠，在線算法，也是一類科學計算思維，合理利用計算思維，能夠做出科學的決策。

四、結(jié)束語

在信息技術(shù)學科的核心素養(yǎng)中，計算思維是當前信息化發(fā)展的必備素質(zhì)，學生要掌握這種計算思維，理解計算機如何去解決生活中的一些問題和難題。學生需要在教師指導下培養(yǎng)自己的計算思維能力，而教師要不斷深度挖掘?qū)W生的潛能，不斷整合信息技術(shù)教學資源。教師應(yīng)該圍繞目前計算思維深度開展教學，構(gòu)建起基于計算思維的教學體系和方法，讓計算思維成為培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的有效途徑。

【參考文獻】

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