席菁

[摘 要] 培養(yǎng)學(xué)生的計算思維已經(jīng)成為國內(nèi)外信息技術(shù)教育的發(fā)展目標(biāo)，但是如何將課堂與計算思維相結(jié)合，將培養(yǎng)計算思維落到實處，仍然困惑著很多一線信息技術(shù)教師。計算思維引導(dǎo)下的翻轉(zhuǎn)課堂可以將計算思維融入課程內(nèi)容，教師從演講者變?yōu)榻涣髡?，將培養(yǎng)計算思維落到實處，促進學(xué)生計算思維的發(fā)展，將計算思維的培養(yǎng)貫穿于整個課堂教學(xué)之中。

[關(guān)鍵詞] 計算思維；翻轉(zhuǎn)課堂；循環(huán)結(jié)構(gòu)

作為當(dāng)前學(xué)界研究和討論的熱點，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，已然成為當(dāng)前各國及地區(qū)制定教育政策、進行教育理論研究和探索實踐的重要標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)信息技術(shù)教學(xué)的核心目標(biāo)是提升學(xué)生信息素養(yǎng)。當(dāng)今社會對計算機的應(yīng)用水平要求越來越高，同時根據(jù)國家對人才培養(yǎng)的需求，單純地圍繞工具來授課的模式已不能滿足當(dāng)前教育的需求。大部分研究者認(rèn)為，計算思維的養(yǎng)成對學(xué)生思維能力、應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都有非常積極的推動作用。以計算思維觀念主導(dǎo)課堂教學(xué)模式已是大勢所趨。為此，本文探討了一種基于計算思維的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

一、課堂教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)和設(shè)計思路

1.理論基礎(chǔ)

1996年，麻省理工學(xué)院的Papert 教授最先提出了“計算思維”的概念，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的周以真教授則將這一概念進一步理解并將其進行了推廣。計算思維是指人們利用計算機科學(xué)技術(shù)中的基礎(chǔ)概念求解問題、設(shè)計系統(tǒng)、理解人類行為等一系列思維活動。目前，大部分研究者都認(rèn)為計算思維能夠把復(fù)雜抽象的問題轉(zhuǎn)化成人們?nèi)菀桌斫獾膯栴}。計算思維能力培養(yǎng)的最佳學(xué)科主要有計算機基礎(chǔ)課程與信息技術(shù)程序設(shè)計，這也就對信息技術(shù)教師有了更高的要求。信息技術(shù)教師在課堂中除了要傳授教材中的知識，完成基本的教學(xué)任務(wù)外，更要培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，將計算思維的培養(yǎng)貫穿于整個課堂教學(xué)之中。

2.翻轉(zhuǎn)課堂模式設(shè)計的思路

目前的傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂上，一位教師往往承擔(dān)著多個班級的平行教學(xué)，同一個知識點，一位教師要重復(fù)講授達(dá)五六次之多，為此花費了大量時間和精力。目前的翻轉(zhuǎn)課堂模式則可以讓教師從這種惡性循環(huán)中解脫出來，將教師從單純的講解者轉(zhuǎn)變成交流者，幫助每位學(xué)生解決學(xué)習(xí)過程中的疑惑。

以一堂課40分鐘為例，教師授課時間由30分鐘縮減到10分鐘，講授內(nèi)容也由單純的講授知識點變成了對學(xué)生不理解的知識點進行重點講解，跟學(xué)生互動的時間由5分鐘擴展為25分鐘，更利于學(xué)生的個性培養(yǎng)。

使用翻轉(zhuǎn)課堂后，與學(xué)生互動交流的時間明顯增加，而與學(xué)生的直接交流正是培養(yǎng)學(xué)生計算思維最好的方式。下面以循環(huán)結(jié)構(gòu)為例來介紹一下在計算思維引導(dǎo)下的翻轉(zhuǎn)課堂是如何設(shè)計的。

以計算思維的方式來思考，求解循環(huán)結(jié)構(gòu)問題可以分為以下四個步驟：

（1）利用計算思維中的關(guān)注點分離的方法，把實際應(yīng)用問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)問題，用計算思維中的抽象方法將問題進行抽象求解；

（2）針對問題，選擇一種合適的陳述方式進行構(gòu)造并建立模型；

（3）將模型代碼化，進行上機編程實現(xiàn)；

（4）在實際的計算機中運行，求得正確的結(jié)果。

其中前兩步是計算思維中的抽象，后兩步是計算思維中的自動化。

基于此，本文從課前、課中、課后三個階段來描述如何設(shè)計一堂循環(huán)結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)課堂。

二、課堂教學(xué)實施案例

課前由教師針對要講授的知識點或案例準(zhǔn)備學(xué)習(xí)資源， 以教師授課視頻為主，也可以包括一些輔助教學(xué)的微課、參考書籍、相關(guān)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站等素材，讓學(xué)生在課前進行學(xué)習(xí)。其中，授課視頻的制作是資源準(zhǔn)備中的重點，根據(jù)每節(jié)課的課堂目標(biāo)，詳細(xì)介紹要講授的知識點或案例。同時，教師要根據(jù)計算思維的培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞視頻內(nèi)容布置相應(yīng)的課前任務(wù)。任務(wù)的布置可以借鑒多元智能的思想，設(shè)置基于多方面、多角度的問題，促進學(xué)生計算思維的發(fā)展。以循環(huán)結(jié)構(gòu)為例，可以列舉學(xué)生日常生活、學(xué)習(xí)中用循環(huán)算法解決的實際問題，讓學(xué)生了解這個知識點不僅僅停留在書本上，以此增強學(xué)生的情感共鳴，引出循環(huán)的概念。接下來通過動畫展示下列3個例子，每一次循環(huán)中i和count的值變換，讓學(xué)生遞進式地理解循環(huán)的作用，并讓學(xué)生思考，什么時候可以采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，采用循環(huán)結(jié)構(gòu)的條件是什么，循環(huán)結(jié)構(gòu)的編寫取決于哪幾個要素。[例1：1+1+1+1+1+1+1

例2：1+2+3+4+5+6+7

例3：1+3+5+7+9+11+13]

根據(jù)學(xué)生課前任務(wù)完成的情況，課中主要是將學(xué)生在課前預(yù)習(xí)中產(chǎn)生的具體問題和教師給出的一些有探究價值的新問題進行合作探究，對知識點進行深入講解。在課中，教師對學(xué)生進行個性化指導(dǎo)，在交流學(xué)習(xí)的整個過程中，教師適時地反饋和評價，引導(dǎo)和幫助學(xué)生逐步理解、解決問題。具體實施過程如下：基于上述課前視頻的內(nèi)容，利用10分鐘，首先與學(xué)生探討，給出循環(huán)結(jié)構(gòu)的3個要素：從什么地方開始；反復(fù)做什么；在什么條件下結(jié)束。接下來，教師與學(xué)生一起討論，提煉出循環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，如表1所示，緊接著，讓學(xué)生根據(jù)自己思索出來的數(shù)學(xué)模型，來為算式1×2×3×4×5×6×7和1×3×5×7×9×11編寫程序。利用10分鐘的學(xué)生練習(xí)時間，教師對一些基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生進行面對面的輔導(dǎo)。學(xué)生練習(xí)完后，教師利用5分鐘的時間將學(xué)生編寫的程序與剛剛提煉出的循環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型進行匹配，強化、鞏固知識點。

再把表2作為一個整體，放在我們提煉出來的模型中的“重復(fù)要完成的語句”這個部分，讓學(xué)生分析i和j 之間的聯(lián)系后，上機實驗自己的推測，培養(yǎng)自己解決、分析問題的能力。課程的最后布置課后作業(yè)，讓學(xué)生完成圖形B的編寫，進一步理解多重循環(huán)。

翻轉(zhuǎn)課程的課后階段主要是根據(jù)整堂課學(xué)生的接受度來調(diào)整課前微視頻的制作，在本例中主要是考慮學(xué)生對用例的提煉程度以及上機實驗的完成情況，以此來調(diào)整課前的用例以及課中的時間分配。

本文提出了一種計算思維下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，并以循環(huán)結(jié)構(gòu)為例給出了具體的實施步驟，希望能給廣大一線信息技術(shù)教師一點啟發(fā)，讓計算思維在課堂教學(xué)中盡快落到實處。

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責(zé)任編輯 李杰杰