淺談如何在信息技術(shù)課堂培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

[ 作者簡介 ]

韓楓，女，黑龍江五常人，太倉市榮文中學(xué)，一級教師，碩士研究生，研究方向：中小學(xué)信息技術(shù)教育。

[ 摘要 ]

計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)的核心要素，是近年來信息技術(shù)領(lǐng)域乃至教育界的炙熱話題。如何在中小學(xué)信息技術(shù)課堂中培養(yǎng)和提升學(xué)生的計(jì)算思維是教師尤為關(guān)注的問題。本文結(jié)合具體教學(xué)實(shí)例，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)和探究實(shí)踐為主，討論如何在解決問題過程中不斷滲透思維培養(yǎng)，拓展學(xué)生思維廣度，提升學(xué)生計(jì)算思維。

[ 關(guān)鍵詞 ]

計(jì)算思維；信息技術(shù)；問題解決

中圖分類號(hào)：G42

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.16.059

計(jì)算思維是當(dāng)前信息技術(shù)教育領(lǐng)域廣受關(guān)注的一個(gè)重要內(nèi)容，它不僅是編程或計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的基本技能，而且和算術(shù)、閱讀、寫作一樣，是信息社會(huì)學(xué)生分析和解決問題最基本的能力。《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)2022版》提出，計(jì)算思維是指個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。主要表現(xiàn)為：在信息活動(dòng)中，能夠采用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案；總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。

培養(yǎng)和提升學(xué)生的計(jì)算思維是目前中小學(xué)信息技術(shù)課程的重要目標(biāo)，也是未來所有課程的基本目標(biāo)。信息技術(shù)課程并不是要把每位學(xué)生培養(yǎng)成信息技術(shù)的使用者或者程序設(shè)計(jì)專家，而是希望學(xué)生能夠具有信息技術(shù)學(xué)科的思維方式[1]。作為教師，我們更應(yīng)該關(guān)注學(xué)生在信息技術(shù)課程中學(xué)科思維的培養(yǎng)，以及如何應(yīng)用學(xué)科思維去解決信息生活中的實(shí)際問題。本文結(jié)合具體教學(xué)實(shí)例，談一談如何在初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)和提升學(xué)生的計(jì)算思維。

1 ? ?情境創(chuàng)設(shè)，在分析思考中啟發(fā)問題解決思路

設(shè)置一個(gè)問題情境或任務(wù)，引出教學(xué)內(nèi)容的講授，是教學(xué)中常用的方法，若能夠恰到好處地挖掘和創(chuàng)設(shè)源于生活且適合學(xué)生年齡特征的問題情境，使其變得真實(shí)，更容易引起學(xué)生共鳴，激發(fā)學(xué)生參與知識(shí)探究的積極性[2]。再由教師不斷引導(dǎo)學(xué)生思考待解決的具體問題，此時(shí)，大部分學(xué)生已經(jīng)形成了解決問題的簡單思路和方案，而利用信息技術(shù)手段優(yōu)化這個(gè)解決問題的思路和方案的過程，就是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程。

例如“管理信息”一課，以Flash動(dòng)畫游戲“為小明同學(xué)整理雜亂的房間”開始，吸引同學(xué)們極大的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。接下來，由老師提供電腦中雜亂的文件及文件夾，引導(dǎo)學(xué)生思考如何整理電腦中的文件，使學(xué)生在課程開始之前初步形成解決問題的思路。進(jìn)而，再開展課程優(yōu)化學(xué)生的問題解決方案。

“計(jì)算機(jī)病毒”一課，以視頻“計(jì)算機(jī)病毒的危害”導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)病毒是什么，怎樣預(yù)防和處理計(jì)算機(jī)病毒。大多數(shù)學(xué)生對于計(jì)算機(jī)病毒還是有些了解的，通過思考就可以針對防治計(jì)算機(jī)病毒提出簡單的解決方案，再由教師引導(dǎo)，進(jìn)行深層次的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，形成更多更優(yōu)的解決方案。

“獲取與加工音頻”一課，由實(shí)際問題“信息教室距離班級教室比較遠(yuǎn)，學(xué)生上課經(jīng)常遲到”出發(fā)，提出具體任務(wù)：為學(xué)校制作一段預(yù)備鈴聲。接下來，由教師引導(dǎo)學(xué)生思考“如何獲取一段音頻文件”學(xué)生開始根據(jù)自己已有的知識(shí)，思考獲取音頻文件的途徑和方法，再進(jìn)一步開展教學(xué)，優(yōu)化學(xué)生解決問題的方案。

導(dǎo)入信息技術(shù)課程的情境，可以是一段視頻、一個(gè)小游戲、一組數(shù)據(jù)對比、一個(gè)生活中的實(shí)際現(xiàn)象、一個(gè)引人深思的問題等等，而這些情境創(chuàng)設(shè)的目的是引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們參與知識(shí)探究的積極性，從而在老師的不斷引導(dǎo)和啟發(fā)中找到解決問題的思路，再利用課堂所學(xué)的信息技術(shù)知識(shí)去優(yōu)化解決問題的過程和方案，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

2 ? ? 任務(wù)驅(qū)動(dòng)，在探究實(shí)踐中提升問題解決能力

知識(shí)的獲取需要由學(xué)生自己去理解、探究和體悟，如果缺少了這些，只有外部的灌輸和被動(dòng)接受，那么學(xué)生就并非真正獲得了這種知識(shí)。在學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識(shí)時(shí)，我們可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、探究實(shí)踐為主的教學(xué)方法，將課堂中的待解決問題分解成難度逐步提升的多個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)：基礎(chǔ)任務(wù)、提高任務(wù)、拓展任務(wù)等，進(jìn)而在教學(xué)過程中不斷引導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)踐，尋找解決問題的具體可操作的方法，提升學(xué)生的問題解決能力，以達(dá)到計(jì)算思維的提升。

例如“地址的引用”一課，設(shè)置了認(rèn)識(shí)單元格地址、單元格地址的相對引用、單元格地址的絕對引用三個(gè)層次的學(xué)習(xí)任務(wù)。首先，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)單元格、理解單元格的地址等基本概念，為學(xué)生的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。接下來利用wps表格的計(jì)算實(shí)踐讓學(xué)生明白用單元格地址代替數(shù)字來計(jì)算的好處，明確自動(dòng)填充柄的應(yīng)用方法和優(yōu)勢，拓寬學(xué)生解決問題的思路，提高計(jì)算的效率。最后設(shè)計(jì)學(xué)生練習(xí)實(shí)踐，由自動(dòng)填充柄的計(jì)算失誤，引導(dǎo)學(xué)生思考原因，督促學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并利用所學(xué)知識(shí)去解決問題，提升學(xué)生思維的活躍度。

“獲取與加工音頻”一課，設(shè)置了認(rèn)識(shí)音頻處理軟件、錄制音頻文件、編輯加工音頻文件和完善提升作品四個(gè)層次的學(xué)習(xí)任務(wù)。首先，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，了解音頻處理軟件的主要功能和操作界面，并引導(dǎo)學(xué)生注意學(xué)習(xí)軟件的通用之處，便于學(xué)生將快速學(xué)習(xí)新軟件的方法遷移到其他軟件的學(xué)習(xí)中去，提高其自主學(xué)習(xí)能力。其次，以小組為單位，分工合作，共同錄制一段預(yù)備鈴聲，合作可以有效增加組內(nèi)凝聚力，也可以避免獨(dú)自研究新軟件導(dǎo)致時(shí)間的浪費(fèi)，增強(qiáng)學(xué)生的合作探究能力。再次，引導(dǎo)學(xué)生思考如何改進(jìn)自己的作品，說出修改音頻文件的想法和思路，并實(shí)踐，拓寬學(xué)生解決問題的思路，挖掘?qū)W生的思維深度。鼓勵(lì)學(xué)生組內(nèi)討論探究，根據(jù)學(xué)案及微視頻給出的方法和步驟，不斷編輯、修改本組作品。最后，引導(dǎo)學(xué)有余力的同學(xué)嘗試拓展任務(wù)的操作，嘗試研究“編輯”菜單和“效果”菜單中的其他操作選項(xiàng)，達(dá)到完善音頻編輯或符合自己需求的目的。

“VB中的函數(shù)”一課，設(shè)置了解密Rnd函數(shù)和Int 函數(shù)、編程實(shí)踐“密碼生成器”、探究實(shí)現(xiàn)“密碼生成器2.0”三個(gè)層次的學(xué)習(xí)任務(wù)。第一，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)Rnd函數(shù)和Int函數(shù)的格式、功能及應(yīng)用方式，并設(shè)計(jì)簡單的小題目來檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。第二，小組討論如何產(chǎn)生六位數(shù)隨機(jī)整數(shù)；展示“密碼生成器”程序，根據(jù)用VB編寫程序的基本步驟，和學(xué)生一起分析此程序的程序界面、對象屬性、程序代碼，再由學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)程序，培養(yǎng)學(xué)生的小組合作能力和分析解決實(shí)際問題的能力。第三，難度升級，老師介紹Mid函數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用Mid函數(shù)來生成隨機(jī)字母、數(shù)字和特殊字符的密碼，引導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生拓展思維，實(shí)現(xiàn)升級版本程序的編寫，增加學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備并提高其編程實(shí)踐能力。

教師應(yīng)充分考慮學(xué)生之間的水平差異，設(shè)置難度適當(dāng)?shù)姆謱哟蔚膶W(xué)習(xí)任務(wù)?；A(chǔ)任務(wù)可以設(shè)置為自主學(xué)習(xí)或自主探究，此環(huán)節(jié)應(yīng)該為學(xué)生提供學(xué)習(xí)活動(dòng)單或微課，輔助其更好地理解和應(yīng)用知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生討論交流、合作探究，幫助學(xué)生在相互探討中逐步打開思維，拓展自身的思維廣度，助力計(jì)算思維能力穩(wěn)步提升。提高任務(wù)應(yīng)是本節(jié)課的重點(diǎn)問題，可以設(shè)置為教師講授或者小組合作任務(wù)，力求在教師或同伴的幫助下讓所有學(xué)生能夠完成此任務(wù)，以達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)。拓展任務(wù)的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足高水平學(xué)生的知識(shí)需求，使他們在快速完成課堂任務(wù)的前提下，可以進(jìn)一步嘗試拓展任務(wù)的探究，以提升自身的計(jì)算思維和實(shí)踐能力，促使不同層次的學(xué)生在課堂中有不同層次的收獲。

學(xué)生探究實(shí)踐期間，教師應(yīng)不斷巡視課堂，解決學(xué)生操作實(shí)踐中遇到的問題，不斷引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和探索解決問題的方法，促進(jìn)組內(nèi)成員的分工合作及討論探究，在合作探究中提升每個(gè)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

3 ? ?作品展示，在評價(jià)討論中優(yōu)化問題解決方案

優(yōu)質(zhì)的課程評價(jià)不應(yīng)僅僅只是針對已完成作品的總結(jié)性評價(jià)，更應(yīng)該包括對學(xué)生學(xué)習(xí)過程、作品形成過程的過程性評價(jià)，且能夠?qū)W(xué)生如何改進(jìn)作品、提升學(xué)習(xí)質(zhì)量以及增強(qiáng)對知識(shí)的掌握提供幫助。評價(jià)完成后應(yīng)給學(xué)生一定的留白，讓其可以討論細(xì)節(jié)、方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，啟發(fā)其思考更優(yōu)的解決問題的方案，思考自己的可提升空間，提升其計(jì)算思維。

“數(shù)據(jù)圖表及其分析”一課，為學(xué)生設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)活動(dòng)單，每個(gè)教學(xué)活動(dòng)的部分，都要求學(xué)生留下學(xué)習(xí)的痕跡，包括：活動(dòng)一，為不同案例場合選擇合適的圖表類型；活動(dòng)二，將利用軟件制作的圖表粘貼到活動(dòng)單的相應(yīng)位置；活動(dòng)三，將美化后的圖表粘貼到活動(dòng)單上、最后完成課堂小結(jié)的填空。那么整張學(xué)習(xí)活動(dòng)單就是學(xué)生學(xué)習(xí)過程的展現(xiàn)，通過這張活動(dòng)單，學(xué)生可以明確自己對課程的掌握程度，教師可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和成果一目了然。最后再由師生共同評價(jià)美化后的圖表，為其指出優(yōu)勢和不足，引導(dǎo)學(xué)生思考改進(jìn)之法，優(yōu)化問題解決方案。

“摳取與合成圖片”一課，設(shè)計(jì)了為他人的作品投票以及師生共同評價(jià)兩種評價(jià)方式。首先，讓每個(gè)學(xué)生以問卷投票的方式選出三個(gè)其認(rèn)為最好的作品。然后，由老師和學(xué)生共同為得票數(shù)高的幾個(gè)作品進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)要根據(jù)事先給定的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從作品的完整性、技術(shù)性、藝術(shù)性、創(chuàng)新性等多方面綜合考慮。最后，大家總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，思考自己作品的不足之處以及該如何改進(jìn)，啟發(fā)學(xué)生思考更優(yōu)的問題解決方案。

以往信息技術(shù)課的評價(jià)，大多局限于學(xué)生的作品方面，角度單一，重結(jié)果輕過程，不足以展現(xiàn)學(xué)生在課堂上的具體表現(xiàn)?！皳溉∨c合成圖片”一課通過作品的展示、投票和評價(jià)，可以方便學(xué)生歸納知識(shí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，更好地考量自己作品的質(zhì)量和概括思維能力，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的形成和提升。

4 ? ?知識(shí)遷移，在課堂延伸中解決生活實(shí)際問題

無論采用何種方法、何種策略，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的最終目的，還是要將所學(xué)知識(shí)遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中去[3]，也就是應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去解決學(xué)習(xí)和生活中的實(shí)際問題。本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)就是要讓學(xué)生能夠在課堂之外，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決身邊的具體問題，完成知識(shí)的遷移，學(xué)以致用。

“數(shù)據(jù)圖表及其分析”一課，最后環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了“說一說圖表的應(yīng)用”，讓學(xué)生明白制作圖表的目的，并引導(dǎo)學(xué)生思考除了課堂任務(wù)情境外，在現(xiàn)實(shí)生活的哪些情境中可以看到圖表，思考圖表還可以應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中的哪些情境中。以此來幫助學(xué)生把課堂所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來，完成知識(shí)的遷移。

“獲取與加工音頻”一課設(shè)計(jì)學(xué)生小結(jié)：今天學(xué)會(huì)了什么？掌握課堂學(xué)到的技術(shù)，還能做哪些事情？引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)知識(shí)聯(lián)系生活實(shí)際。最后布置作業(yè)：請同學(xué)們選擇配樂演唱、diy鈴聲、配樂演講或朗誦中的一項(xiàng)，利用今天所學(xué)知識(shí)，自行錄制一段聲音并配樂，以期學(xué)生能夠?qū)⒄n堂所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到解決生活中的實(shí)際問題中去。

“VB中的定時(shí)器”課程最后設(shè)計(jì)了“定時(shí)器的應(yīng)用”環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考定時(shí)器可以應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中的哪些情境中，應(yīng)用定時(shí)器，還可以做出什么樣的小程序。以此來引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，將所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來。

信息技術(shù)課是一門技術(shù)性課程，學(xué)生在課堂上理應(yīng)學(xué)會(huì)很多與信息技術(shù)相關(guān)的技能，如若僅僅只是學(xué)會(huì)了知識(shí)，卻不能將其應(yīng)用到實(shí)際生活的問題中，做不到理論聯(lián)系實(shí)際，那么就不能說學(xué)生是真正的掌握了這項(xiàng)知識(shí)。教師可以在課程結(jié)束時(shí)設(shè)計(jì)小結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考：利用課程中學(xué)到的知識(shí)和技術(shù)，我們能夠做到哪些事情？還可以布置開放性作業(yè)：請同學(xué)們利用今天所學(xué)知識(shí)，自行制作一份作品。若學(xué)生能夠運(yùn)用課堂所學(xué)去解決生活中的實(shí)際問題，那就是完成了知識(shí)的遷移，升華了其計(jì)算思維。

5 ? ?結(jié)束語

計(jì)算思維的培養(yǎng)可有效提高學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題的能力層次，使更多的學(xué)生成為未來信息技術(shù)的創(chuàng)新者?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》指出：“具備計(jì)算思維的學(xué)生，在信息活動(dòng)中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案；總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中[4]?！比绾卧谄綍r(shí)的信息技術(shù)課程中培養(yǎng)和提升學(xué)生的計(jì)算思維，是當(dāng)前信息技術(shù)教師應(yīng)該著力思考的問題。本文認(rèn)為在信息技術(shù)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，首先應(yīng)該重組教材，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容設(shè)置分層任務(wù)，將計(jì)算思維的思維與方法滲透到整個(gè)教學(xué)過程中，讓學(xué)生在完成任務(wù)過程中運(yùn)用信息技術(shù)去分析問題、解決問題、優(yōu)化方案，進(jìn)而將課堂中學(xué)到的知識(shí)遷移到解決生活中的實(shí)際問題中，以達(dá)到學(xué)生思維發(fā)展的目的。

參考文獻(xiàn)

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[3]張長水.計(jì)算思維：高中信息技術(shù)學(xué)科中培育核心素養(yǎng)的中樞[J].中國信息技術(shù)教育， 2018（21）：50-53.

[4]中華人民共和國教育部，義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.4.