中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中提升學(xué)生計(jì)算思維的實(shí)踐*

林一珊

（福建省泉州市培元中學(xué) 福建泉州 362000）

計(jì)算思維作為一種系統(tǒng)性的思維模式，是促進(jìn)人類創(chuàng)新發(fā)展的源泉，所以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意義非凡。一是能提升學(xué)生分析問題的能力。分析問題是解決問題的前提，人類已進(jìn)入信息化時(shí)代，隨著信息技術(shù)載體的不斷擴(kuò)展，人們在學(xué)習(xí)、生活、工作中被各種信息所包圍，對這些信息進(jìn)行分析，以抓住這些信息背后的本質(zhì)，成為人們適應(yīng)社會(huì)生活的基本能力。而計(jì)算思維作為一種系統(tǒng)的思維模式，對于提高人們的分析能力具有重要意義。二是能提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。信息技術(shù)時(shí)代，社會(huì)發(fā)展日新月異，一個(gè)缺乏創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識的人很難跟上時(shí)代的節(jié)奏。而計(jì)算思維的根本在于創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，可以在潛移默化中強(qiáng)化學(xué)生的推理和創(chuàng)新意識，并在不斷訓(xùn)練中提高創(chuàng)新能力。三是能提升學(xué)生的自我發(fā)展能力。人類只有適應(yīng)社會(huì)才能實(shí)現(xiàn)自我發(fā)展，才能最終服務(wù)于社會(huì)。在信息時(shí)代，面對紛繁復(fù)雜的社會(huì)環(huán)境，學(xué)生只有提升的計(jì)算思維能力，才能促進(jìn)自我發(fā)展，才能提升在信息社會(huì)的生存能力[1-2]。

一、計(jì)算思維的系統(tǒng)組成

通常認(rèn)為分解思維、模式識別、抽象思維、算法設(shè)計(jì)是計(jì)算思維的系統(tǒng)組成。但筆者認(rèn)為培養(yǎng)計(jì)算思維的目的在于培養(yǎng)人的創(chuàng)新意識和發(fā)展理念，因此，在分解思維、模式識別、抽象思維、算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)將概括思維納入計(jì)算思維概念進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)[3]。

1.分解思維

分解思維是指將正在研究的某一事物按照一定的邏輯進(jìn)行合理分解，也就是將整體分解為部分，將復(fù)雜問題層層解剖，化解為不同模塊，目的在于在模塊化解剖過程中找到解決問題的關(guān)鍵方式。這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。由此可見，分解思維是計(jì)算思維的基礎(chǔ)和前提。

2.模式識別

模式識別本質(zhì)上是對被識別事物或現(xiàn)象進(jìn)行的分析和界定，分析和界定的內(nèi)容即各種形式的信息，界定的方式是對信息進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋。理論上講，模式識別涉及生物體感知對象的基本方式，以及運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模式識別的理論和方法。而計(jì)算思維視角下的模式識別主要是指根據(jù)人們的思維認(rèn)識，通過一定的理論方法，對模塊化的客觀事物進(jìn)行快速有效的識別[4]。

3.抽象思維

抽象思維是認(rèn)識的高級階段，是人類理性地對客觀世界本質(zhì)的反映。通過利用抽象思維分析事物，人們可以獲取深層次、規(guī)律性的內(nèi)容，并通過分析、綜合、比較，抽取出深層次內(nèi)容的本質(zhì)屬性，剔除非本質(zhì)屬性，進(jìn)而把握事物發(fā)展的客觀規(guī)律。可以說，抽象思維是解決問題的關(guān)鍵，也是計(jì)算思維的關(guān)鍵，在整個(gè)計(jì)算思維系統(tǒng)模式中發(fā)揮著承上啟下的作用。

4.算法設(shè)計(jì)

本質(zhì)上講，算法是解決問題的方案，也就是用一定的方法把解決問題的方案準(zhǔn)確完整地表現(xiàn)出來。算法作為解決問題的策略機(jī)制需要考慮兩個(gè)方面的因素：一是算法要沒有缺陷，否則將無法解決問題；二是算法要合理，否則可能無法以最優(yōu)的方式解決問題。

5.概括思維

概括思維實(shí)際上是類推思維的表現(xiàn)，是人們通過綜合和比較，把抽象思維獲得的事物的本質(zhì)特征推廣到同類事物上的過程。概括是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要方法，是通過對一定范圍事物的特征進(jìn)行總結(jié)分析，進(jìn)而類型化到其他具有相同或相似特征的事物，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識的升華。在計(jì)算思維系統(tǒng)中，概括思維是目的，是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的必然要求和根本所在。

二、借助課堂教學(xué)中的提問，引導(dǎo)學(xué)生，開發(fā)學(xué)生計(jì)算思維

為了有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師必須重視課堂教學(xué)中的提問，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。為了提高教學(xué)效果，教師在課下要積極備課，在教學(xué)過程中要及時(shí)提出相應(yīng)的問題，營造良好的課堂氛圍，使學(xué)生在自由、輕松、愉悅的課堂中學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對信息技術(shù)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚興趣，對問題進(jìn)行思考和總結(jié)，從而獲得自信和成就感。教師在教學(xué)過程中應(yīng)積極通過相應(yīng)問題進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷產(chǎn)生思考，在計(jì)算思維培養(yǎng)過程中，要注重學(xué)生發(fā)散思維、開闊思維等方面的發(fā)展，通過學(xué)生的基本特征以及學(xué)習(xí)情況，靈活調(diào)整教學(xué)方式，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

例如，為了讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉和應(yīng)用Photoshop軟件，教師可以通過提問的方式讓學(xué)生思考，“Photoshop軟件是一款什么樣的軟件？這個(gè)軟件怎么應(yīng)用？具有什么樣的功能？你對圖像處理感興趣嗎？”教師應(yīng)該對這一軟件進(jìn)行說明，詳細(xì)講解其用途與功能。此外，教師在教學(xué)中應(yīng)通過建立知識框架，讓學(xué)生了解相應(yīng)的操作要點(diǎn)，從而在學(xué)習(xí)過程中對Photoshop軟件深入理解，懂得軟件功能的分類，清楚菜單欄、狀態(tài)欄、工具欄的用途。此外，教師應(yīng)該讓學(xué)生加強(qiáng)實(shí)踐，在實(shí)踐中掌握其操作要點(diǎn)，從而提高學(xué)習(xí)效率。教師還可通過對學(xué)生拍攝的照片進(jìn)行處理，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力與實(shí)踐能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

三、教師應(yīng)用案例教學(xué)，提高學(xué)生計(jì)算思維能力

在剛開始學(xué)習(xí)編程時(shí)會(huì)感覺不好理解?？茖W(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該對新出現(xiàn)的技術(shù)進(jìn)行案例教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容與生活中的案例有效結(jié)合，讓學(xué)生快速理解教師講解的內(nèi)容。在課下教師要積極備課，了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，掌握學(xué)生的特點(diǎn)，對日常生活中的案例進(jìn)行分析，通過相應(yīng)的資源對案例進(jìn)行解答。教師在案例教學(xué)過程中要提出有針對性的討論任務(wù)問題，選擇讓學(xué)生容易理解和消化的知識，讓學(xué)生預(yù)先討論、分析問題，進(jìn)一步提高學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力，同時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生對案例進(jìn)行模仿，為提升學(xué)生的計(jì)算思維能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

例如，在講解中學(xué)信息技術(shù)課程中“調(diào)用對象修改”的過程中，教師應(yīng)該建立相應(yīng)的知識框架，給學(xué)生講解基本的知識理論，也可以采用合作討論的方式，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生思考對象的屬性和概念。當(dāng)圖片的大小不合適時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過修改圖片的寬度和高度屬性，讓圖片變成合適的大小。在教學(xué)過程中，教師為了提高教學(xué)質(zhì)量，可以結(jié)合生活中的案例進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生進(jìn)行自主練習(xí)，在練習(xí)中讓學(xué)生自主選擇圖片，讓學(xué)生拍攝一張教學(xué)樓的圖片進(jìn)行修改，通過改變教學(xué)樓圖片的長度、寬度，提高教學(xué)效果，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐操作能力。在教學(xué)中，教師要不斷進(jìn)行引導(dǎo)與提問，如“Picturebox過大過小應(yīng)該怎么辦？你能否找到窗體屬性和Picturebox屬性的不同之處呢？”，促使學(xué)生不斷思考，更好地理解相應(yīng)的知識點(diǎn)，掌握相應(yīng)的操作步驟，不斷提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

四、教師進(jìn)行分解教學(xué)，提高學(xué)生計(jì)算思維能力

信息技術(shù)教學(xué)中還有一種常用的思維方式，即分解思維方式。教師在教學(xué)過程中為了進(jìn)一步提高學(xué)生的計(jì)算思維能力，需注重對課堂內(nèi)容的選擇，可以利用分解教學(xué)的方法，進(jìn)一步提高學(xué)生對計(jì)算機(jī)的操作能力，通過相應(yīng)的步驟積極引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算思維的形成。教師可以根據(jù)中學(xué)生的年齡階段特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)課程設(shè)計(jì)，對相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行挖掘、改進(jìn)和積累，提高自身教學(xué)水平，加強(qiáng)對操作能力的要點(diǎn)、重點(diǎn)講解。教師可以對學(xué)生進(jìn)行分解教學(xué)，讓學(xué)生明白計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步理解和掌握教學(xué)內(nèi)容，通過互動(dòng)性、生成性的信息技術(shù)教學(xué)模式豐富教學(xué)場景。

例如，教師在給學(xué)生講解計(jì)算機(jī)硬件組成這部分內(nèi)容的過程中，為了讓學(xué)生能更好地理解教學(xué)內(nèi)容，可以在教學(xué)前準(zhǔn)備一臺臺式電腦，通過一系列的圖片、視頻為學(xué)生展示，將電腦的主機(jī)、主板、內(nèi)存條等進(jìn)一步細(xì)分，讓學(xué)生通過電腦拆卸進(jìn)一步觀察電腦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加學(xué)生對電腦相應(yīng)系統(tǒng)的劃分，引導(dǎo)學(xué)生采用分解思維的方式進(jìn)行思考與學(xué)習(xí)，在教學(xué)過程中應(yīng)讓學(xué)生有一個(gè)大體的整體框架，然后通過某一框架部分進(jìn)行了解。這樣可以更深層次地讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)硬件的組成。同時(shí)，為了保證學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，教師可以在網(wǎng)絡(luò)上搜索多種多樣的計(jì)算機(jī)圖片、動(dòng)畫視頻等內(nèi)容，讓學(xué)生進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，還可以為學(xué)生講解計(jì)算機(jī)硬件的小部件，對其進(jìn)行分類，讓學(xué)生明白每一個(gè)小部件的作用。這樣可以讓學(xué)生更好地理解計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，促使學(xué)生更容易接受學(xué)習(xí)內(nèi)容。

五、更新信息教學(xué)理念，注重計(jì)算思維培養(yǎng)

在教學(xué)過程中，為了激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師要根據(jù)計(jì)算機(jī)的算法數(shù)據(jù)進(jìn)一步展開教學(xué)。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，教師在教學(xué)過程中要注重學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作能力，結(jié)合信息技術(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)建一套行之有效的教學(xué)模式，讓學(xué)生能不斷思考問題，從而提高解決問題的能力。教師要進(jìn)一步創(chuàng)新教學(xué)方法，改變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)資源豐富教學(xué)模式，讓學(xué)生逐漸提升綜合素質(zhì)和計(jì)算思維。

計(jì)算思維培養(yǎng)是一項(xiàng)持續(xù)性的工作。在教學(xué)過程中，教師要結(jié)合相應(yīng)的資源對信息進(jìn)行收集和歸納，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，而且要使教學(xué)內(nèi)容具有一定的確定性，提高學(xué)生的積極性、參與度，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)其感興趣的動(dòng)畫，并增強(qiáng)故事的趣味性，融入基本理念。在動(dòng)畫制作過程中，教師要讓學(xué)生掌握動(dòng)畫人物動(dòng)作設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)與步驟，在邏輯與程序設(shè)計(jì)過程中，要最大化地發(fā)揮其作用。比如，在對人物、動(dòng)物等多個(gè)元素進(jìn)行整合的過程中，可以以時(shí)間為主線，使人物和動(dòng)物產(chǎn)生相應(yīng)的碰撞設(shè)計(jì)，因此，可以從以下幾個(gè)步驟進(jìn)行教學(xué)。第一，確定人物和動(dòng)物的形象，對素材進(jìn)行瀏覽和整合，通過相應(yīng)的素材構(gòu)建一個(gè)完整的知識體系，建立相應(yīng)的動(dòng)畫場景。第二，可以以列表的形式對動(dòng)畫的情節(jié)進(jìn)行分析，把握動(dòng)畫的場景劃分，并對相應(yīng)的人物對象進(jìn)行標(biāo)注。第三，進(jìn)一步確定時(shí)間，為了增加故事的連續(xù)性以及完整性，對時(shí)間進(jìn)行控制，將人物的出場順序作為主線，進(jìn)而對故事進(jìn)行有效描述。

六、教師指導(dǎo)，幫助提煉問題

發(fā)揮好主導(dǎo)作用是教師課堂教學(xué)基本功的體現(xiàn)。因?yàn)榻處熓钦n堂教學(xué)的向?qū)?，教師往哪里引，學(xué)生就往哪里走。如前面說到的學(xué)生的討論發(fā)現(xiàn)，教師要及時(shí)給予評價(jià)，并加以總結(jié)。在形狀補(bǔ)間動(dòng)畫制作中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)是基礎(chǔ)，而教師要加以指導(dǎo)；開始關(guān)鍵幀和結(jié)束關(guān)鍵幀可以是圖形、文字、圖片等，但必須都是打散的狀態(tài)，最后創(chuàng)建補(bǔ)間形狀以完成形狀補(bǔ)間動(dòng)畫的制作。這就是一個(gè)從模塊化分析向抽象思維轉(zhuǎn)化的過程。

動(dòng)手實(shí)踐，解決問題，實(shí)際上就是解決問題的方案設(shè)計(jì)與執(zhí)行的過程。信息技術(shù)是一門對動(dòng)手操作能力要求較高的學(xué)科，而動(dòng)手操作需要素材，如何獲取素材呢?如何將這些素材建立起連接?這些都是學(xué)生要思考的問題。在這個(gè)過程中，教師就要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，并通過合理的算法繪制圖形或利用網(wǎng)絡(luò)資源獲取相關(guān)素材，然后利用計(jì)算機(jī)軟件完成操作。

培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維的根本目的在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。在這個(gè)過程中，學(xué)生必須學(xué)會(huì)舉一反三，通過解決一個(gè)問題掌握一類問題的解決方法。例如，學(xué)生通過學(xué)習(xí)計(jì)算捐書總數(shù)的方法，學(xué)會(huì)通過計(jì)算最大值，找到大家普遍喜愛的圖書類別，從而找到捐書方向。又如，學(xué)生在學(xué)習(xí)形狀補(bǔ)間動(dòng)畫制作時(shí)，通過學(xué)習(xí)圖形變圖形，進(jìn)而制作出圖形變文字、圖形變圖片的動(dòng)畫。學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用，把課堂所學(xué)用于解決生活中的實(shí)際問題才是教育的根本[5]。

結(jié)語

綜上所述，計(jì)算思維在信息技術(shù)學(xué)科中具有重要的地位，教師在教學(xué)過程中要不斷創(chuàng)新教學(xué)方式與教學(xué)手段，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，還要以身作則，促進(jìn)自身能力的提升，在教學(xué)過程中要讓信息技術(shù)服務(wù)于當(dāng)代教學(xué)，使教育事業(yè)和信息技術(shù)有效結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)造良好的教學(xué)環(huán)境，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，不斷挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，進(jìn)一步提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。