馮立勇

摘 要：在現(xiàn)代信息技術(shù)的背景下，計算思維作為一個重要的思維方式，是人類認識世界、改造世界的重要方式之一，被越來越多的學(xué)者研究探討。計算思維是運用計算機科學(xué)的概念去解決問題，設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為，對于中學(xué)階段而言，計算思維的培養(yǎng)已經(jīng)成為信息技術(shù)教育的新模式。因此，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維要與程序設(shè)計相結(jié)合，通過引導(dǎo)學(xué)生參與真實的項目實踐，體驗解決問題的完整流程來幫助學(xué)生培養(yǎng)計算思維，同時還能提升學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計初步;計算思維;培養(yǎng)方式;策略研究

信息技術(shù)的高速發(fā)展，影響著學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，更喜歡通過互聯(lián)網(wǎng)找尋問題答案，計算機已經(jīng)成為一個不可或缺的必需品。在計算機教學(xué)中，處于初中階段的學(xué)生，已經(jīng)開始接觸程序設(shè)計，由此可見計算機思維的培養(yǎng)已經(jīng)融入學(xué)生的生活與學(xué)習(xí)之中了。培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的計算思維有利于學(xué)生掌握科學(xué)的知識框架和結(jié)構(gòu)，同時也有利于提高學(xué)生分析、解決問題的能力，從而達到提升學(xué)生思維能力均衡發(fā)展的目標。除此之外，計算思維對于培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要意義，能讓學(xué)生的思維邏輯更加細致，從多角度全方位思考問題。由此可見，計算思維對于實現(xiàn)義務(wù)階段的素質(zhì)教育具有重要作用。

一、計算思維與算法概述

計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類的行為。它主要包括涵蓋計算機科學(xué)的一系列思維活動。隨著計算機思維的提出與深入，人們更加關(guān)心如何應(yīng)用計算思維更科學(xué)、有效地去解決實際問題。因此，計算思維能力的培養(yǎng)成為信息技術(shù)教育的新趨勢。編寫程序解決實際問題，首先應(yīng)確定解決問題的思路和方法，然后寫出正確的求解步驟，這些求解方法和步驟當(dāng)然要計算機能理解和識別，這就是算法。因此我們可以說算法就是計算機理解與識別的解決問題的方法和步驟。由此可見，算法和程序設(shè)計是發(fā)展和提升計算思維的重要途徑，在教學(xué)過程中，教師要注重使用多種形式來增強學(xué)生計算思維，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成計算思維。

二、如何在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力

（一）采取任務(wù)驅(qū)動模式，激發(fā)學(xué)生計算思維

教師要提前設(shè)計好教學(xué)方案，合理布置教學(xué)任務(wù)，這是保證課堂教學(xué)效果的前提條件。教師在程序設(shè)計課程教學(xué)時，可以使用驅(qū)動策略法，這種方法是教師根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容給學(xué)生布置任務(wù)，當(dāng)學(xué)生完成一個學(xué)習(xí)任務(wù)，就掌握了任務(wù)中包含的知識點。教師在設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)時，要遵循一定的規(guī)則要求：第一點，教師在設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)時，要注重任務(wù)的探究性，保證學(xué)習(xí)案例的有趣、鮮活，讓學(xué)生在一個輕松有趣的學(xué)習(xí)情境中學(xué)習(xí)知識;第二點，教師在設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)難度時要考慮到班里每個學(xué)生的學(xué)習(xí)實力，根據(jù)不同學(xué)生設(shè)計不同的任務(wù)梯度，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中層層提高，最終達到高階學(xué)習(xí);第三點，教師設(shè)計教學(xué)任務(wù)時要考慮課前與課中任務(wù)的結(jié)合，課前任務(wù)重點在于基礎(chǔ)知識的檢查學(xué)習(xí)，課中任務(wù)在于學(xué)習(xí)效果檢測和拓展作用。

本文以程序設(shè)計課程中的“程序的分支結(jié)構(gòu)”為例，設(shè)計了下面三個學(xué)習(xí)任務(wù)。

例1：猜數(shù)游戲。在日常生活中，我們經(jīng)常會碰到猜謎游戲。在此需要設(shè)計一個VB程序，如果我們輸入答案，怎樣判斷答案的正確性，并將其顯示出來。

例2：猜體重程序通過程序設(shè)計對于猜的體重數(shù)不同，分別顯示“猜高了，再猜猜”“猜低了，再猜一次”“聰明，猜對了”。

例3：天氣預(yù)報程序。在一個程序里輸入晴天概數(shù)，如果結(jié)果比10大就歸為晴天，反之為陰天。（晴天用小太陽表示，陰天用云朵表示。）

上述所提的例1是通過用游戲方式讓學(xué)生學(xué)習(xí)條件句式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;例2是對例1的升級，給猜數(shù)程序賦予一定的生活氣息;例3則是在前兩個例題的基礎(chǔ)上進一步提升，將程序設(shè)計與學(xué)生實際生活聯(lián)系起來，使程序設(shè)計擁有實際意義。例1是課前任務(wù)，是學(xué)生用來打基礎(chǔ)的，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生使用計算思維去思考相應(yīng)的問題;例2是課中任務(wù)，主要作用是檢查學(xué)生學(xué)習(xí)成果;例3是最后的拓展任務(wù)，主要作用是拓寬學(xué)生知識面，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，提高學(xué)生自學(xué)新知識的能力。經(jīng)過以上幾個過程，學(xué)生的思維能力就能得以有效激發(fā)。

（二）拓展提升教學(xué)理念，培養(yǎng)計算思維能力

我國廣東省在義務(wù)教育大綱中，對信息技術(shù)課程教學(xué)定位是培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)應(yīng)用的初步階段。然而，在實際教學(xué)中，很多教師忽略培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，將教學(xué)重點放在基本概念和操作技能上，教學(xué)內(nèi)容大多來源于課本教材，沒有幫助學(xué)生養(yǎng)成思考解決問題的思維，沒有達到提高學(xué)生計算思維層次的教學(xué)目的。學(xué)生在學(xué)習(xí)中只是單純學(xué)習(xí)了一些操作技能，沒有切實掌握認識世界、改造世界的思維方式。因此，教師在教學(xué)時，要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)理念，樹立計算思維理念，注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，啟迪思想，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。所以，教師在教學(xué)中要多使用實驗教學(xué)法、探究式教學(xué)法等，這些方法對于培養(yǎng)學(xué)生計算思維都有很大的作用。

比如，在順序結(jié)構(gòu)項目教學(xué)中，如果需要計算一個圓的面積，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考：計算圓的面積，首先要知道什么？根據(jù)圓形的面積公式，學(xué)生就會得出，首先需要先得出半徑的值，在此基礎(chǔ)上才能計算出圓形的面積，這種順序是不能夠顛倒的，在這一過程中，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生形成計算思維。在輸入圓的半徑的過程中，可以采用多種輸入方法，如利用文本框或者是賦值語句，這一過程教師可以引導(dǎo)學(xué)生自己操作，并自主選擇輸入方法，進而在提升學(xué)生計算思維的同時，加強學(xué)生自主創(chuàng)造能力的提升。

又如，在利用計算機解決問題時，往往需要重復(fù)執(zhí)行一些操作，這個時候就需要循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序來實現(xiàn)。如下面這一問題：畫出來一個半徑為100、200、300至2000的同心圓。在解決這一問題的過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生這樣思考：之前學(xué)過的窗體的Circle方法，每調(diào)用一次Circle可畫一個圓，如果要畫出半徑不同的同心圓，是不是需要每一個圓都需要寫一行Circle呢？此時，教師可以引入循環(huán)結(jié)構(gòu)來處理這一問題。尤其要將該程序涉及的關(guān)鍵之處：使用一個For-Next循環(huán)語句來實現(xiàn)重復(fù)畫圓，準確地傳授給學(xué)生，使學(xué)生能夠正確學(xué)會循環(huán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上，不斷提升自身的計算思維能力，增強初中信息技術(shù)課程教學(xué)的效果。

（三）設(shè)計相關(guān)學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生計算思維

教師可以根據(jù)教材中各個模塊對于計算思維培養(yǎng)的不同側(cè)重點，圍繞某一個或者多個計算思維的培養(yǎng)點，設(shè)計相關(guān)的活動任務(wù)或者是主題，從而明確活動的基本流程和步驟，制定出相應(yīng)的評價方法和評價標準。教師要引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟知識的內(nèi)涵，掌握一定的實際操作技能，了解基本的計算機操作原理，能夠熟練操作的相關(guān)技能，促進學(xué)生的思維遷移，把各個知識點聯(lián)系起來，形成知識網(wǎng)，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

例如，在利用計算機解決實際問題的過程中，往往需要根據(jù)不同的情況來完成不同的任務(wù)，這是可以利用程序的分支結(jié)構(gòu)來解決問題。例如我們需要比較兩個數(shù)的大小，并且要把其中較大的一個數(shù)顯示出來，那么怎樣應(yīng)用程序來實現(xiàn)呢？這時，教師要引導(dǎo)學(xué)生使用計算思維來解決這一問題：如果要比較兩個數(shù)的大小，那么首先需要輸入這兩個數(shù)，可以使用兩個文本框，比較的結(jié)果是其中顯示較大的一個數(shù)，其也可以使用文本框，然后，這兩個數(shù)的比較過程可以放在按鈕的Click事件中實現(xiàn)。在這一過程中，教師進行有效的引導(dǎo)，能夠使學(xué)生的計算思維得到進一步提升。

（四）加強程序知識傳授，訓(xùn)練學(xué)生計算思維

程序設(shè)計是計算機課程的標志概念，從一開始的抽象難懂，到現(xiàn)代的具體、簡易、大眾，由此可見程序思想已經(jīng)基本普及。初中階段引入的程序設(shè)計知識主要以VB高級語言為主，程序知識能幫助學(xué)生提高計算思維，同時它的三種經(jīng)典結(jié)構(gòu)將學(xué)生比較混亂的思維整合到一起，引導(dǎo)學(xué)生的思維按照一定的順序和結(jié)構(gòu)解決問題，養(yǎng)成科學(xué)的思維方式。因此，信息技術(shù)教學(xué)中的程序設(shè)計是可以幫助學(xué)生發(fā)展計算思維的，教師在日常教學(xué)中要多引導(dǎo)學(xué)生使用程序思維去解決問題。如流程圖就是程序設(shè)計教學(xué)的重點內(nèi)容，通過這一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生逐漸養(yǎng)成程序思維，教師在教學(xué)過程中，可以適當(dāng)增加這一部分內(nèi)容的練習(xí)，進而訓(xùn)練學(xué)生的程序思維，提升學(xué)生的計算思維能力。

例如，為了發(fā)展學(xué)生的計算思維能力，教師可以提出一個簡單的項目，然后和學(xué)生一起研究應(yīng)該怎樣編寫程序。如提出以下問題：假設(shè)同學(xué)們剛剛進行了語文和英語測驗，現(xiàn)在要求編寫一個程序，輸入某個同學(xué)的語文和英語測驗成績，這樣就能夠計算出兩個科目的總分，那么在這個程序設(shè)計中會用到什么語句呢？教師可以引導(dǎo)學(xué)生進行分析：如果想要實現(xiàn)這個程序，要輸入的就是語文和英語學(xué)科的成績，輸出的內(nèi)容就是總分，因此用三個文本框就能夠?qū)崿F(xiàn)，然后相應(yīng)的文字描述使用三個標簽，計算總分和退出兩個按鈕就可以了。在這一項目教學(xué)的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生思考如何才能將總成績計算出來，并通過怎樣的語句才能夠保證問題的實驗，學(xué)生通過思考，能夠有序地提升自身的計算思維，并通過實際操作有效地提升學(xué)生的程序設(shè)計能力，進而促進初中程序設(shè)計教學(xué)的效果和水平。

總而言之，當(dāng)代學(xué)生的成長離不開計算思維、計算機科學(xué)構(gòu)建的生活環(huán)境，因此教師要轉(zhuǎn)變教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維、程序思維、數(shù)據(jù)處理思維。除此之外，教師要真實把握三大思維的內(nèi)在關(guān)鍵，把計算思維作為其他學(xué)科學(xué)習(xí)的支撐，同時也要注重實踐教學(xué)，將各個學(xué)科緊密聯(lián)系到一起，形成一個完整的知識網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)出符合素質(zhì)教育的創(chuàng)新型學(xué)生。

參考文獻：

[1]方芳，王軍華.程序設(shè)計課程中計算思維能力的培養(yǎng)[J].福建電腦，2018，34（12）：172-173.

[2]余穎，李曉昀，歐陽純萍.程序設(shè)計課程的思維策略訓(xùn)練研究與探索[J].計算機教育，2018（8）：139-142.

[3]王奎.培養(yǎng)初中生計算思維能力的發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)模式研究[D].江蘇師范大學(xué)，2017.

[4]李茜.面向?qū)W科思維能力培養(yǎng)的初中信息技術(shù)教學(xué)研究[D].牡丹江師范學(xué)院，2017.

編輯 魯翠紅