趙冰心
【摘? 要】隨著國際上對計算思維的重視,我國2018年高中信息技術(shù)新課標(biāo)以核心素養(yǎng)形式將其列入其中,可見計算思維的重要性。為了培養(yǎng)高中生計算思維能力,教師要提升自身的業(yè)務(wù)水平,積極創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計算思維的興趣,認(rèn)真開展程序設(shè)計教學(xué),促進學(xué)生對計算的認(rèn)識和理解,課后鼓勵學(xué)生在實踐中多鍛煉和運用計算思維,以實踐檢驗自身計算思維水平。
【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);計算思維;培養(yǎng)路徑
在2018年新一輪課改中,“計算思維”首次以核心素養(yǎng)的形式出現(xiàn)在高中信息技術(shù)課標(biāo)中,并成為信息技術(shù)教師熱議的話題之一。當(dāng)前,隨著信息技術(shù)與人們生活的高度融合,“計算思維”已從計算機領(lǐng)域中的一個概念而日漸成為人們適應(yīng)當(dāng)前社會發(fā)展所需要的一種關(guān)鍵能力和素養(yǎng)。因此,在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生具備計算思維將成為信息教學(xué)的新趨勢。鑒于此,筆者將在闡述“計算思維”涵義的基礎(chǔ)上,簡要介紹本人在培養(yǎng)高中生計算思維方面所采取的舉措。
一、計算思維為何能引起較大反響
一直以來,人類都在運用計算思維解決生產(chǎn)、生活問題,尤其是在算盤、計算器、計算機及云計算等技術(shù)中更是得到了充分地體現(xiàn)。雖然在2003版的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》中提出高中信息技術(shù)課程的主要目標(biāo)是提升學(xué)生信息素養(yǎng),但實際結(jié)果卻是:高中信息技術(shù)課堂成為培養(yǎng)學(xué)生計算機操作技能的培訓(xùn)班,在信息技術(shù)課堂上學(xué)生往往“只見技術(shù)不見人”。因此,當(dāng)計算思維出現(xiàn)并以核心素養(yǎng)列入2018年新課標(biāo)中時,立刻得到了廣大教師的認(rèn)可,并在教師中間迅速傳播、討論。廣大一線教師對計算思維的重視,充分說明教師急切希望擺脫以往繁瑣的技能操作訓(xùn)練,而轉(zhuǎn)為培養(yǎng)利用計算機解決問題的思維能力,從而實現(xiàn)信息技術(shù)課程的回歸和更好地促進學(xué)生的發(fā)展。
二、什么是計算思維
首次將計算思維作為一個概念提出的,是美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授,她認(rèn)為:“計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等的一系列思維活動?!蔽覀儚闹芙淌陉P(guān)于計算思維的概念可以得出:計算思維并非專屬于計算機科學(xué)家,而是應(yīng)該屬于每個人,并且每位學(xué)生都應(yīng)該通過信息課程的學(xué)習(xí)而具備計算思維這種能力。在本次新課標(biāo)中,是這樣描述計算思維的:“計算思維是學(xué)生個體在運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動?!币虼?,計算思維不等同于計算機思維,也不以學(xué)生是否使用了計算機解決問題來衡量學(xué)生是否運用了計算思維。
例如學(xué)生利用百度地圖導(dǎo)航去一個陌生地方時,在學(xué)生輸入終點名稱后,軟件會自動根據(jù)當(dāng)前位置及交通工具生成路線,那么這個解決問題的過程中雖然運用了計算機,卻并沒有體現(xiàn)出計算思維的運用,這只能體現(xiàn)出學(xué)生掌握了計算機軟件的使用方法,說明學(xué)生的信息素養(yǎng)水平較高。如果存在這樣的一個問題:在給定的100個數(shù)字中,某個數(shù)字出現(xiàn)了偶數(shù)次,其余均出現(xiàn)了奇數(shù)次,請找出出現(xiàn)偶數(shù)次的數(shù)字。針對該問題,若學(xué)生能夠利用程序設(shè)計的方法尋找答案,那么就是運用了計算思維來解決問題。
所以,具備計算思維的學(xué)生能夠采用計算機可以處理的方式來判斷、分析問題,建立問題的結(jié)構(gòu)模型,然后合理組織有關(guān)的數(shù)據(jù),運用一定的算法,最終形成解決問題的方案。學(xué)生一旦形成計算思維,往往也能夠?qū)⒔鉀Q某個問題的過程與方法,遷移至類似的問題解決之中。
三、如何在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維
1.教師加強業(yè)務(wù)學(xué)習(xí),明確計算思維的教學(xué)目標(biāo)
在高中信息技術(shù)教學(xué)中對學(xué)生進行計算思維的教學(xué)時,教師首先要加強業(yè)務(wù)學(xué)習(xí),明確計算思維的教學(xué)目標(biāo),唯有抓住教學(xué)目標(biāo)這一抓手,我們才能針對教學(xué)目標(biāo)開展相應(yīng)的教學(xué)活動和評價活動。當(dāng)前,美國麻省理工學(xué)院Scractch研究小組將計算思維分為三個層次:計算思維、計算實踐和計算觀念,而我們普通高中的教學(xué)目標(biāo)一般也是分為三個層次:知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀。筆者認(rèn)為這兩種分法具有殊途同歸之妙,其中知識與技能對應(yīng)計算概念目標(biāo),過程與方法對應(yīng)計算實踐目標(biāo),情感態(tài)度與價值觀對應(yīng)計算觀念目標(biāo)。從認(rèn)識到方法再到能力,這是一個逐漸提升、層層遞進的過程,我們只有借助具有一定針對性的課堂教學(xué)活動才能將學(xué)生培養(yǎng)成為具有一定計算思維的人,從而最終達成計算思維的教學(xué)目標(biāo)。
2.積極創(chuàng)設(shè)問題情境,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計算思維的興趣
培養(yǎng)學(xué)生計算思維的關(guān)鍵是要將計算思維與有關(guān)案例有機融合在一起,而創(chuàng)設(shè)問題情境激發(fā)學(xué)生興趣,則不失為一種較好途徑。例如在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“表格信息的加工與表達”時,我們可以結(jié)合學(xué)校每學(xué)期文明班級評比活動開展教學(xué)活動,讓每位學(xué)生都參與到具體數(shù)據(jù)的采集、分析和計算過程,從而提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力,增強計算思維水平。又如在教學(xué)生制作Flash動畫時,我們可以讓學(xué)生通過Flash動畫的形式向人們展示向日葵的生長過程,從而既讓學(xué)生在此過程中認(rèn)識到向日葵的數(shù)學(xué)之美——即黃金分割在自然界中的體現(xiàn),又讓學(xué)生在制作過程中學(xué)會運用計算思維來抽象對象、數(shù)字建模等,最終實現(xiàn)訓(xùn)練學(xué)生計算思維和發(fā)展學(xué)生計算思維的目的。
3.借助程序設(shè)計案例,促進學(xué)生對計算思維的理解
國際上對計算思維的熱烈討論,促進了中國信息技術(shù)教師對計算思維培養(yǎng)價值的重視和反思。在以往的教學(xué)中,不少人質(zhì)疑是否有必要在高中階段開設(shè)程序設(shè)計這門課程?,F(xiàn)在通過對計算思維的思考、討論和研究,我們已經(jīng)為程序設(shè)計找到了理論支撐,即為了培養(yǎng)和提升學(xué)生的計算思維而開展程序設(shè)計教學(xué)。當(dāng)然,培養(yǎng)學(xué)生的計算思維不一定非要通過程序設(shè)計教學(xué)活動,但不可否認(rèn)的是,通過程序設(shè)計教學(xué)活動來培養(yǎng)和提升學(xué)生的計算思維是非常重要的一個路徑。例如,通過程序設(shè)計教學(xué)活動,我們能夠讓學(xué)生理解有關(guān)的計算概念和方法,如抽象、遞歸等,從而引導(dǎo)學(xué)生對生活中的問題進行抽象,再通過設(shè)計相應(yīng)的算法、流程圖等,提升學(xué)生的計算思維。如通過讓學(xué)生設(shè)計程序解決漢諾塔問題,就可以理解計算思維中常用的遞歸方法。
4.鼓勵學(xué)生多練習(xí),在實踐中鍛煉計算思維能力
陸游云:“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行?!边@句話揭示了做學(xué)問不能僅僅掌握書本上的知識,還要善于實踐。筆者以為,該詩句蘊含的哲理同樣適用于培養(yǎng)學(xué)生計算思維這件事。我們在培養(yǎng)和提升學(xué)生的計算思維時,除了在課堂上讓學(xué)生學(xué)習(xí)計算思維的理論和操作外,還應(yīng)鼓勵他們運用課堂上所學(xué)的知識技能與思想方法來解決生活中的實際問題,從而在實踐中不斷磨煉學(xué)生的計算思維。如我校每周都會舉行班級衛(wèi)生評比活動,負(fù)責(zé)打分的是各班衛(wèi)生委員,在計算有效得分時,往往需要扣除得分中的最高分和最低分,然后再取其它分值的平均分。如果這個過程全部由人工完成,往往效率較低且容易出錯,那么,我們就可以鼓勵學(xué)生編寫相應(yīng)的程序使這一問題得到有效解決。首先是界定問題,明確解決問題的關(guān)鍵,其次是學(xué)會數(shù)學(xué)建模,設(shè)計算法流程圖,最后是編寫程序,并加以調(diào)試和驗證。通過這一實踐過程,我們可以看到學(xué)生的計算思維是得到了充分地鍛煉和提升的,因此,我們應(yīng)堅持讓學(xué)生由課堂回歸生活。
四、結(jié)束語
總而言之,計算思維在育人方面具有特殊的地位和作用,我們在高中信息技術(shù)教學(xué)中一定要重視計算思維的培養(yǎng),同時要加大教學(xué)探索,走出一條適合計算思維培養(yǎng)的新路子,從而不斷提升學(xué)生的計算思維,讓計算思維之花綻放光彩!
【參考文獻】
[1]馮士海.點燃高中信息技術(shù)課堂計算思維的火花[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育,2018,12
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(安徽省界首中學(xué),安徽 阜陽 236500)