劉莉

摘? ?要：本文首先介紹了計(jì)算思維的概念， 然后結(jié)合中學(xué)信息技術(shù)課程的特點(diǎn)，采用多樣化的課堂教學(xué)，重視加強(qiáng)學(xué)生的算法程序設(shè)計(jì)和編程能力， 信息技術(shù)與學(xué)科課程合理整合三方面給出了中學(xué)信息技術(shù)學(xué)科中計(jì)算思維能力培養(yǎng)的有效方法，為該學(xué)科中計(jì)算思維能力的培養(yǎng)提供相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：中學(xué)信息技術(shù)學(xué)科;計(jì)算思維;程序設(shè)計(jì);課堂教學(xué)

新一輪課改提出我國(guó)基礎(chǔ)教育的總目標(biāo)是“發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)”。具體到每個(gè)學(xué)科就是“發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)”。信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)包括四個(gè)方面：“信息意識(shí)”、“計(jì)算思維”、“數(shù)字化學(xué)習(xí)”和“信息責(zé)任”。計(jì)算思維是人類(lèi)三大科學(xué)思維方式之一，計(jì)算思維簡(jiǎn)單地講，是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念，進(jìn)行分析并解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)程序、理解人類(lèi)行為等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維方式[ 1 ]，所以計(jì)算思維的培養(yǎng)在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中顯得非常重要。如何在課程的實(shí)施過(guò)程中有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，筆者通過(guò)多年的中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，結(jié)合這門(mén)課程的特點(diǎn)提出了可以從以下三個(gè)方面來(lái)多方位、有效、全面地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

1? 采用多樣化的課堂教學(xué)，多方位提升學(xué)生的計(jì)算思維能力

在信息技術(shù)課程中，老師可以用很多方法提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。多樣化的課堂教學(xué)不僅可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)操作系統(tǒng)內(nèi)的各種基本軟件的使用，而且可以了解由計(jì)算設(shè)備、人和信息組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大致原理。通過(guò)多樣化的課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算、邏輯、推理和設(shè)計(jì)能力，讓學(xué)生自主創(chuàng)作各種信息作品，提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的能力。

在中學(xué)信息技術(shù)課教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)中，教師可以從分解問(wèn)題、關(guān)注點(diǎn)分離的思維、算法化思維、啟發(fā)式推理遞歸、抽象、自動(dòng)化、優(yōu)化處理、可視化表達(dá)以及模塊化規(guī)劃等一個(gè)或多個(gè)方面來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。例如：在中學(xué)信息技術(shù)課程《Scratch編程——游戲的設(shè)計(jì)》的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)，嘗試創(chuàng)作前往要設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)的腳本及弄清程序運(yùn)行的先后順序，在交流互動(dòng)、完善修改程序時(shí)，通過(guò)運(yùn)行程序，可以找出錯(cuò)誤代碼，找出錯(cuò)誤的原因，調(diào)整后再運(yùn)行，觀察結(jié)果直到滿(mǎn)意。這一過(guò)程就培養(yǎng)了學(xué)生推理判斷及優(yōu)化處理的能力。

還有從《計(jì)算機(jī)硬件組成》一課的教學(xué)過(guò)程中，我們可以看得出，如果課堂教學(xué)時(shí)，教師把一些廢舊計(jì)算機(jī)交給學(xué)生們自行拆卸再拼裝，并且讓學(xué)生們自學(xué)，分組討論，再讓他們講出計(jì)算機(jī)各個(gè)硬件的名稱(chēng)、位置和性能，信息的存儲(chǔ)、輸入和輸出的過(guò)程及信息容量存儲(chǔ)單位及換算，從而掌握本課的內(nèi)容。這樣的教學(xué)過(guò)程比教師邊播放圖片邊照本宣科，更能幫助學(xué)生思考和分析問(wèn)題，學(xué)生在真實(shí)的情境中體驗(yàn)與實(shí)踐，促進(jìn)了他們計(jì)算思維的有效遷移。

2? 教學(xué)中重視算法程序設(shè)計(jì)，有效提升學(xué)生的計(jì)算思維能力

通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生很好地體驗(yàn)算法思想。但是程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容在中學(xué)信息技術(shù)課中章節(jié)篇幅較少，各校一般用興趣小組或校本課程的形式開(kāi)展教學(xué)，供特長(zhǎng)生學(xué)習(xí)。長(zhǎng)期以來(lái)， 不少學(xué)校教師和家長(zhǎng)對(duì)科目關(guān)注不夠，認(rèn)為信息技術(shù)課只要掌握基本的計(jì)算機(jī)操作能力即可，不是高、中考科目，導(dǎo)致該課程地位低下。學(xué)生更愿意把時(shí)間花在學(xué)習(xí)主要科目上面，不重視信息技術(shù)課程，對(duì)信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)積極性不高，教師在教學(xué)過(guò)程中簡(jiǎn)單教學(xué)，常常忽略了對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

信息時(shí)代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化和生活的影響日益顯著。我們的世界也在朝著數(shù)字化、智能化和程序化方向發(fā)展。移動(dòng)支付、智能家居、人臉識(shí)別等都讓人們的生活更加快捷、方便。互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)這些關(guān)鍵技術(shù)的快速發(fā)展，大家渴望了解更多，更希望通過(guò)學(xué)習(xí)利用這些技術(shù)來(lái)創(chuàng)新。有了這些需求，人們更加需要深入透徹地了解信息技術(shù)，也就是說(shuō)，他們對(duì)計(jì)算機(jī)邏輯要有更深入和直觀的理解，具備計(jì)算思維。所以，更多的人們開(kāi)始愿意接受“從小學(xué)習(xí)編程”這一理念。信息技術(shù)教師可以用自己獨(dú)特的教學(xué)方法，開(kāi)展編程教學(xué)、創(chuàng)客教學(xué)等有趣的教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)在有趣的活動(dòng)和教學(xué)中豐富學(xué)生的閱歷，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。

自2001年中國(guó)首次成功舉辦“青少年機(jī)器人大賽”以來(lái)，這項(xiàng)一年一度的活動(dòng)使中小學(xué)生對(duì)機(jī)器人充滿(mǎn)好奇心，也讓他們?cè)趧?dòng)腦的同時(shí)對(duì)所學(xué)知識(shí)有所實(shí)踐。在比賽過(guò)程中，學(xué)生需要為了完成指定任務(wù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行組裝、嘗試編制程序、利用編制出的程序?qū)C(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作。這正是考察學(xué)生計(jì)算思維能力的一個(gè)過(guò)程。這種活動(dòng)不僅讓學(xué)生對(duì)信息技術(shù)更加感興趣，同時(shí)也提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。如果想要中小學(xué)生擁有更強(qiáng)的計(jì)算思維能力，把機(jī)器人項(xiàng)目中設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)使用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)納入信息技術(shù)必修課內(nèi)容顯得尤為重要?，F(xiàn)在，為了更好地落實(shí)并培養(yǎng)中學(xué)生的計(jì)算思維，很多省市已經(jīng)把VB、Python等語(yǔ)言編程的學(xué)習(xí)歸入中學(xué)甚至小學(xué)信息技術(shù)課程，因此利用VB、Python等編程語(yǔ)言進(jìn)入課堂的契機(jī)，深入探索有效的模式和方法，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，也將起到非常重要的作用。

總之，在中學(xué)信息技術(shù)課程中積極開(kāi)展計(jì)算機(jī)程序等有關(guān)內(nèi)容的教學(xué)，可以加強(qiáng)學(xué)生的編程能力，促進(jìn)學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展，為學(xué)生將來(lái)從事現(xiàn)代科學(xué)研究和工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3? 合理整合信息技術(shù)與學(xué)科課程，全面提升學(xué)生的計(jì)算思維能力

《福建省義務(wù)教育課程實(shí)施計(jì)劃（試行）》將信息技術(shù)課程歸入綜合實(shí)踐活動(dòng)課程。實(shí)施計(jì)劃要求學(xué)生通過(guò)運(yùn)用知識(shí)、交流與合作，提高收集和處理信息、綜合解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，通過(guò)個(gè)人實(shí)踐逐步形成創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

由此觀之，不僅可以在計(jì)算機(jī)編程這種信息技術(shù)課程中實(shí)現(xiàn)它與學(xué)科課程的完美融合，還應(yīng)該多與語(yǔ)言、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等其他學(xué)科課程合理整合來(lái)全面提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。例如：在學(xué)習(xí)《多媒體作品的制作》這一單元內(nèi)容的時(shí)候，整個(gè)單元可以設(shè)計(jì)以學(xué)生的春游活動(dòng)為主題，圍繞這一主題，利用信息技術(shù)課中學(xué)習(xí)的PowerPoint、PhotoShop等軟件創(chuàng)作作品。在設(shè)計(jì)初期可以利用手繪思維導(dǎo)圖設(shè)計(jì)作品的大綱，教會(huì)學(xué)生軟件的基本操作，然后讓學(xué)生自行創(chuàng)作。學(xué)生在創(chuàng)作過(guò)程中會(huì)遇到如作品背景顏色如何搭配、作品圖文的排版方式、作品配樂(lè)的選擇等等諸多問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決必須具備語(yǔ)文、美術(shù)、音樂(lè)等方面的知識(shí)。問(wèn)題的解決是從意識(shí)到方法再到能力的過(guò)程，是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，學(xué)生在完成既定任務(wù)的同時(shí)，也明白了隱含的原理，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的轉(zhuǎn)化、應(yīng)用和計(jì)算思維能力。

在《Scratch編程——一氣呵成畫(huà)五環(huán)》一課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師將信息技術(shù)課與數(shù)學(xué)課融合。從數(shù)學(xué)中等邊三角形的畫(huà)法說(shuō)起，讓學(xué)生理解圖形的一邊繞頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定的角度后變成另外一條邊，然后再引導(dǎo)學(xué)生從正方形到正六邊形的畫(huà)法中找規(guī)律，歸納出正N邊形的畫(huà)法，最后讓學(xué)生嘗試推理出圓形的畫(huà)法。最終回歸到Scratch中求解畫(huà)圓程序的過(guò)程就是由問(wèn)題引發(fā)思維、由思維產(chǎn)生算法、由算法形成程序的過(guò)程。當(dāng)學(xué)生編好程序后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生用數(shù)列和變量?jī)?yōu)化程序，這就是計(jì)算思維的優(yōu)化過(guò)程，全面地激發(fā)了學(xué)生的潛力和創(chuàng)造力。

簡(jiǎn)而言之，把看起來(lái)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行重新詮釋?zhuān)枋龀蔀橐粋€(gè)我們知道怎樣去解決的問(wèn)題就是計(jì)算思維。它跟閱讀、寫(xiě)作和算術(shù)一樣逐漸成為人們基礎(chǔ)的、普遍的、適用的基本能力。在現(xiàn)代社會(huì)，想要成為在許多的競(jìng)爭(zhēng)者中脫穎而出的創(chuàng)新型人才，具有計(jì)算思維是必備的條件之一。新思想、新方法、新研究成果層出不窮的時(shí)代，讓人類(lèi)更加注重計(jì)算思維的培養(yǎng)。國(guó)家只有擁有更多的創(chuàng)新型人才，才能使我們國(guó)家的自然科學(xué)與工程、社會(huì)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)得到更好的發(fā)展。只有增強(qiáng)計(jì)算思維，才能在工程領(lǐng)域和世界自然科學(xué)中占得一席之地。隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)校也開(kāi)始推崇學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。

從中學(xué)信息技術(shù)課程學(xué)科的核心素養(yǎng)可以看出，要提高學(xué)生的信息意識(shí)、信息責(zé)任感和數(shù)字化學(xué)習(xí)能力，必須要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。我們信息技術(shù)教師要在教學(xué)活動(dòng)中重視這種能力的培養(yǎng)，積極探索和挖掘?qū)W科教學(xué)中有利于學(xué)生計(jì)算思維提升的內(nèi)容、方法和策略，為我國(guó)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鴻.淺談初中信息技術(shù)學(xué)科中計(jì)算思維的培養(yǎng)[J].科技視界，2018（6）.