基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的計(jì)算思維能力培養(yǎng)實(shí)踐研究
——以初中信息技術(shù)課“認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)程序”為例

劉 凈

(江蘇省泗洪縣通濟(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 江蘇 泗洪 223900)

計(jì)算思維是指利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念來解決問題的一系列思維活動(dòng)。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的出現(xiàn)，使得計(jì)算思維成為人們分析問題和解決問題的基本能力之一。在信息化社會(huì)，對(duì)于學(xué)生而言，最重要的并不是掌握解決問題的技巧，而是應(yīng)具備將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為能夠運(yùn)用計(jì)算思維來解決問題的能力。加德納的多元智力理論認(rèn)為，“人的智力是多元化的。”計(jì)算思維是作為素質(zhì)教育下所培育學(xué)生的必備多元智能之一。翻轉(zhuǎn)課堂是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行時(shí)空上的呼喚，讓學(xué)生在課外學(xué)習(xí)知識(shí)、課堂內(nèi)化知識(shí)。由于初中生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的課時(shí)非常有限，引入計(jì)算機(jī)思維的知識(shí)體系無疑會(huì)增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，且計(jì)算思維的培養(yǎng)需要一定的體驗(yàn)與實(shí)踐過程，因此，借助翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢，既能讓學(xué)生掌握更多計(jì)算思維的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，又能減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，更有利于促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的形成。

1.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢

在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是新時(shí)期下符合教育體制改革的必然趨勢，具有其他教育模式難以企及的優(yōu)點(diǎn)。

首先，在初中信息課堂教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式不僅有利于初中生培養(yǎng)良好的行為習(xí)慣，加強(qiáng)學(xué)生行為意識(shí)，使得學(xué)生能夠在特定的環(huán)境下做出良好的行為，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，還有利于教師開展習(xí)慣養(yǎng)成教育教育。而傳統(tǒng)的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)一直都忽視習(xí)慣養(yǎng)成教育的教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)為習(xí)慣養(yǎng)成教育并不能提高學(xué)生的信息技術(shù)水平。傳統(tǒng)的初中信息教學(xué)為了在有限時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生學(xué)習(xí)到更多的信息技術(shù)內(nèi)容，提高學(xué)生的信息技術(shù)水平，初中信息技術(shù)教師一直在采取滿堂灌的教學(xué)模式，學(xué)生被迫接受信息技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，很難積極主動(dòng)的參與到信息技術(shù)的學(xué)習(xí)中，長此下去，學(xué)生很難培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。即使教師趕上了教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的質(zhì)量卻很難提高，教師的教學(xué)成果也很難達(dá)到理想化。但是隨著教育體制的不斷改革，新課改理念逐漸深入人心，為了滿足新課改理念要求，初中信息技術(shù)課堂教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式解決了初中信息技術(shù)教學(xué)模式存在的問題。

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的引導(dǎo)下，初中信息技術(shù)教師也要發(fā)揮其引導(dǎo)作用。初中信息技術(shù)老師在開展初中信息技術(shù)課堂教學(xué)之前，要讓學(xué)生預(yù)習(xí)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容，去了解信息技術(shù)學(xué)科需要知道的知識(shí)。在信息技術(shù)課堂之上，教師要積極合理的運(yùn)用課堂時(shí)間，讓學(xué)生們積極主動(dòng)地參與到信息技術(shù)探究的過程中，讓學(xué)生們能夠獨(dú)立自主的去架構(gòu)信息技術(shù)學(xué)科的知識(shí)，在教師的引導(dǎo)下，多方面的掌握信息技術(shù)的操作技能，只有做到知識(shí)和操作的有機(jī)統(tǒng)一，才能讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。長此下去，學(xué)生才能形成優(yōu)良的學(xué)習(xí)習(xí)慣。如果教師只是一味的講授信息技術(shù)學(xué)科的知識(shí)，機(jī)械化的展示信息技術(shù)操作技能，那么學(xué)生就只是被動(dòng)的接受知識(shí)和技能，很難主動(dòng)的去加入到信息技術(shù)自主學(xué)習(xí)的過程中。久而久之，學(xué)生就很難形成良好的行為習(xí)慣。教師在信息技術(shù)課堂上應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的行為習(xí)慣，還能讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中加強(qiáng)預(yù)習(xí)意識(shí)，只有主動(dòng)預(yù)習(xí)了，學(xué)生才能在信息技術(shù)課堂活動(dòng)中展現(xiàn)自己的信息技術(shù)操作技能，發(fā)揮自己的技術(shù)特長，養(yǎng)成學(xué)思并重的好習(xí)慣。因此，在初中信息課堂教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，有利于學(xué)生信息技術(shù)水平的提高，還能讓學(xué)生以積極飽滿的心態(tài)去參與到信息技術(shù)的學(xué)習(xí)中，促進(jìn)學(xué)生的健康發(fā)展。

一直以來，課堂是教師開展教育活動(dòng)的主要場地，初中信息技術(shù)老師要在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中開展教學(xué)活動(dòng)，就必須要學(xué)會(huì)利用課堂這個(gè)重要場地去教授學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)這門學(xué)科的主要內(nèi)容，但是在實(shí)際的信息技術(shù)課堂教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)內(nèi)容受到教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)任務(wù)的限制，初中信息教師為了加快教學(xué)進(jìn)度，完成教學(xué)目標(biāo)，往往會(huì)在課堂教學(xué)中選擇性的講解信息技術(shù)學(xué)科的重點(diǎn)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)操作能力，這樣的教學(xué)模式枯燥乏味，形式單一，很難讓學(xué)生提起信息技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)也不高。此外，隨著信息化社會(huì)的到來，初中信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容逐漸增多，學(xué)生的信息技術(shù)操作活動(dòng)實(shí)踐難度越來越大，長期下去，學(xué)生承擔(dān)著學(xué)業(yè)的壓力，教師的教學(xué)任務(wù)也很難完成，教學(xué)效果也大大降低。但是在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，學(xué)生的學(xué)業(yè)壓力得到了極大的減輕。信息技術(shù)課堂教學(xué)是根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)成果來開展的。學(xué)生在課堂上根據(jù)自己的學(xué)習(xí)成果對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行多方面的探究學(xué)習(xí)。在這個(gè)過程中，堅(jiān)持以學(xué)生為主體，讓學(xué)生在積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)中高效率的掌握信息技術(shù)知識(shí)，進(jìn)一步提高了學(xué)生的信息技術(shù)水平。與此同時(shí)，教師在課堂中以學(xué)生為主體，可以使教學(xué)目標(biāo)具有針對(duì)性，讓學(xué)生能夠理解自己的認(rèn)知疑問，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的高效學(xué)習(xí)。在實(shí)際的初中信息課堂教學(xué)中，大多數(shù)的初中生在實(shí)際生活中都能意識(shí)到信息技術(shù)的重要性，但是他們接觸信息技術(shù)主要是以網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)活動(dòng)為主，比如說玩游戲，追劇，看新聞等等。這些網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)活動(dòng)并不能讓學(xué)生了解和掌握信息技術(shù)真正的使用價(jià)值。初中信息教師在開展信息課堂教學(xué)活動(dòng)的過程中可以通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，讓初中生在信息技術(shù)課堂教學(xué)開展教學(xué)活動(dòng)之前，通過查找各種網(wǎng)絡(luò)資料，使用網(wǎng)絡(luò)軟件等智能工具來完成教師布置給他們的自主學(xué)習(xí)任務(wù)，初中生再根據(jù)自身需求和實(shí)際情況去學(xué)習(xí)相關(guān)的信息技術(shù)資源，從而提高自己的信息技術(shù)知識(shí)，完善自身學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)，然后初中生再通過教師所提出的課堂問題去分析信息技術(shù)知識(shí)的內(nèi)涵和信息技術(shù)技能技巧，培養(yǎng)自己的自主學(xué)習(xí)能力，從而找到適合自己的學(xué)習(xí)方法。因此，在初中信息課堂教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)科思想意識(shí)，讓學(xué)生在積極主動(dòng)學(xué)習(xí)中感受到信息技術(shù)的重要性，將信息技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值在學(xué)習(xí)中體現(xiàn)出來，激發(fā)了學(xué)生對(duì)信息技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生始終以積極飽滿的心態(tài)去參與到信息技術(shù)的學(xué)習(xí)中，信息技術(shù)的學(xué)習(xí)意識(shí)也進(jìn)一步加強(qiáng)。

總之，在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式具有十分重要的作用，教師通過積極的引導(dǎo)可以極大地幫助學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，打破傳統(tǒng)的師生模式，在課堂上以學(xué)生為主體，讓學(xué)生意識(shí)到信息技術(shù)的重要性。為此，初中信息技術(shù)老師要在初中信息課堂教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，將信息學(xué)科的教學(xué)價(jià)值體現(xiàn)出來，營造良好的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生和教師在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)平臺(tái)中完成教學(xué)任務(wù)，改善教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)效率。

2.課前：新課預(yù)習(xí)，初步感受計(jì)算思維

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施，就是在進(jìn)行課堂知識(shí)講解之前，教師結(jié)合新課內(nèi)容為學(xué)生準(zhǔn)備學(xué)習(xí)資源、課件、學(xué)習(xí)網(wǎng)站、微課視頻、預(yù)習(xí)任務(wù)單等，并將這些資源呈現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，讓學(xué)生以自學(xué)的方式進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。這樣在課前給予學(xué)生充足的時(shí)間進(jìn)行新知學(xué)習(xí)和靜心思考，讓學(xué)生選擇自己的強(qiáng)項(xiàng)智能來加快學(xué)習(xí)速度，從而促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維和各項(xiàng)智能的發(fā)展。

“認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)程序”主要包括算法與流程圖、順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)、分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)、循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)和嵌套的循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)等知識(shí)要點(diǎn)，在教學(xué)該部分內(nèi)容時(shí)利用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，通過開展一系列的探究活動(dòng)，讓學(xué)生掌握VB程序的設(shè)計(jì)方法。例如，在講到“循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)”時(shí)，課前的預(yù)習(xí)任務(wù)是讓學(xué)生掌握計(jì)數(shù)循環(huán)、For循環(huán)、隨機(jī)函數(shù)和Randomize語句，教師針對(duì)每個(gè)知識(shí)錄制了微課視頻，并安排了編程任務(wù)，要求學(xué)生選擇一種語言用算法描述，并設(shè)計(jì)VB程序。

例1設(shè)計(jì)程序輸出1-20之間的數(shù)字，及這個(gè)數(shù)的平方、立方。

例2計(jì)算S=1+2+…+100的和。

例3查找數(shù)列1，1，2，3，5，8，13，21…中的任意一項(xiàng)。

其中，課前預(yù)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)是以計(jì)算思維的培養(yǎng)為目標(biāo)，通過問題的思考和任務(wù)實(shí)踐來鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維能力，使學(xué)生形成對(duì)所需學(xué)習(xí)目標(biāo)的逐步認(rèn)識(shí)。

3.課中：活動(dòng)探究，培養(yǎng)計(jì)算思維能力

英國博士塞爾比認(rèn)為計(jì)算思維能力是由算法、分解、抽象、評(píng)估和概括等五個(gè)核心要素組成。通常情況下，五個(gè)要素相互作用、相互貫通和相互滲透。為了讓計(jì)算思維能力的培養(yǎng)更具有可操作性，在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)中，以多元智能為指導(dǎo)，將計(jì)算思維能力的五要素充分融入到各個(gè)環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維進(jìn)行問題的思考。具體教學(xué)過程為：首先通過情境的創(chuàng)設(shè)，吸引學(xué)生注意力、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，然后通過任務(wù)的呈現(xiàn)和啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問題，以此達(dá)到對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的充分訓(xùn)練和培養(yǎng)。

例如，在學(xué)習(xí)“循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)”時(shí)，在課堂中：

3.1 活動(dòng)導(dǎo)入，緊密聯(lián)系舊知。首先利用PPT呈現(xiàn)本節(jié)課的任務(wù)探究活動(dòng)：設(shè)計(jì)程序計(jì)算并輸出S=1-2+…+99-100的值。通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)，幫助學(xué)生集中注意力，并通過認(rèn)真思考嘗試用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來解決問題。

3.2 知識(shí)講解，滲透算法思維。讓學(xué)生根據(jù)課前預(yù)習(xí)的內(nèi)容或教材資源思考并回答：什么是循環(huán)結(jié)構(gòu)？為什么使用循環(huán)結(jié)構(gòu)？具體如何執(zhí)行循環(huán)結(jié)構(gòu)？學(xué)生踴躍分享，教師進(jìn)行補(bǔ)充和總結(jié)，一方面檢查學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況，突出本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，另一方面將計(jì)算思維中的算法要素滲透其中，使得理論學(xué)習(xí)與計(jì)算思維能力的培養(yǎng)相輔相成。

3.3 活動(dòng)探究，滲透分解、抽象思維。引導(dǎo)學(xué)生利用分解思維對(duì)S=1-2+…+99-100的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，學(xué)生通過獨(dú)立思考和小組合作探究，嘗試運(yùn)用自然語言、流程圖和程序語言描述的方法來寫出算法，并在VB上寫出程序、執(zhí)行代碼和檢驗(yàn)正誤，讓學(xué)生通過活動(dòng)的參與，親身體驗(yàn)到計(jì)算思維在解決問題中的應(yīng)用方法，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)機(jī)。在此環(huán)節(jié)中，有機(jī)滲透了算法思維、分解思維和抽象思維的培養(yǎng)，并以解決生活中的問題，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生簡化自然語言，分解出流程圖，寫出程序執(zhí)行步驟，從而有效的突破本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要途徑。

3.4 交流分享，滲透評(píng)估思維。反饋交流是一種檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的途徑。在學(xué)生任務(wù)活動(dòng)探究結(jié)束后，鼓勵(lì)學(xué)生踴躍分享自己的學(xué)習(xí)成果，通過對(duì)自己與他人、小組與小組之間的成果對(duì)比，找出較為簡潔的算法和編程設(shè)計(jì)，從而有效培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題的能力和評(píng)估思維的能力。

3.5 總結(jié)評(píng)價(jià)，滲透概括思維。通過歸納與總結(jié)，帶領(lǐng)學(xué)生梳理求取S值的過程及所用到的算法，強(qiáng)化學(xué)生的編程理念和技能，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的印象。

在整個(gè)課堂教學(xué)中，有機(jī)的將計(jì)算思維的各要素滲透其中，對(duì)于S=1-2+…+99-100的求值，首先轉(zhuǎn)化公式及分解程序步驟體現(xiàn)的是一種“分解思維”；然后對(duì)程序的設(shè)計(jì)，體現(xiàn)的是“算法思維”；接著畫出程序流程圖，體現(xiàn)的是“分解思維和抽象思維”；任務(wù)成果分享，并尋找最優(yōu)算法，體現(xiàn)的是“評(píng)估思維”，最后師生的歸納和總結(jié)，體現(xiàn)的則是“概括思維”。由此可見，利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將計(jì)算思維的五要素充分融入其中，通過相互作用和相互促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

4.課后：練習(xí)鞏固，運(yùn)用計(jì)算思維

在翻轉(zhuǎn)課堂的課后環(huán)節(jié)中，教師會(huì)根據(jù)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況，布置一些具有探究性、綜合性和拓展性的學(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生鞏固課堂知識(shí)，并讓他們運(yùn)用課堂上所掌握的計(jì)算思維來解決問題，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移運(yùn)用。

在這一環(huán)節(jié)中，教師可以在課堂活動(dòng)任務(wù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯瑥亩鴮?shí)現(xiàn)向新的案例的順利過渡。由于新的活動(dòng)探究內(nèi)容與課堂活動(dòng)任務(wù)之間既有相似點(diǎn)，又有不同點(diǎn)，有利于學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，并能運(yùn)用已有經(jīng)驗(yàn)逐步的實(shí)現(xiàn)遷移和延伸，從而達(dá)到豐富學(xué)生認(rèn)知、鞏固課堂知識(shí)和培養(yǎng)計(jì)算思維能力的目的。比如，在課堂中我們以S=1-2+…+99-100為例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作探究，在課后可以推廣到所有類似的包含加減乘除的題目中，比如，S=1*2*3…*100，s=1+1/2+1/3+…+1/n等，學(xué)生根據(jù)自己的能力選擇任務(wù)進(jìn)行探究和挑戰(zhàn)，在這個(gè)過程中，促使學(xué)生更加深入的理解了循環(huán)語句的用法，使其能學(xué)會(huì)舉一反三和融會(huì)貫通，學(xué)生可以更自由、充分的發(fā)揮，從而使得學(xué)生的計(jì)算思維能力得到了充分鍛煉，感受到利用計(jì)算思維求解問題過程中的魅力。

結(jié)束語

以翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式營造開發(fā)初中生多元智能和計(jì)算思維培養(yǎng)的良好課堂環(huán)境，借助學(xué)習(xí)活動(dòng)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層次理解，掌握如何運(yùn)用計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解，有利于挖掘?qū)W生的思維潛能，讓學(xué)生能夠靈活的運(yùn)用計(jì)算思維來解決問題，并能做到舉一反三，真正的實(shí)現(xiàn)“為多元智能而教”，對(duì)于學(xué)生多元智能的發(fā)展和信息素養(yǎng)的培養(yǎng)大有裨益。