蔣春紅

【摘要】在信息技術(shù)教學(xué)中如何將計(jì)算思維這一學(xué)科核心素養(yǎng)落至實(shí)處？文章從四個(gè)方面著手：頭腦風(fēng)暴說算法、群策群力析算法、智慧工具述算法、推理規(guī)納固算法。通過問題分解、分析解決問題的方法，明確解決問題的步驟，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)完成知識(shí)的建構(gòu);巧妙運(yùn)用流程圖工具，運(yùn)用推理歸納方法，提升解決問題的效率。

【關(guān)鍵詞】學(xué)科核心素養(yǎng);計(jì)算思維;算法;流程圖

自《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）》頒布實(shí)施以來，計(jì)算思維作為信息技術(shù)四大核心素養(yǎng)之一就高頻出現(xiàn)在一線信息技術(shù)教師眼前。突然間，原來教學(xué)設(shè)計(jì)中寫習(xí)慣了的“知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)、情感與態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)”一下子退出了教學(xué)設(shè)計(jì)的舞臺(tái)，取而代之的是學(xué)科核心素養(yǎng)。在新形勢(shì)下，在信息技術(shù)課堂中，如何把學(xué)科核心素養(yǎng)落到實(shí)處，尤其是“計(jì)算思維”這一核心素養(yǎng)。筆者自2018年起在信息技術(shù)日常課堂中，一直在嘗試尋找一種操作范式，讓計(jì)算思維在信息技術(shù)課堂中清晰可見，讓計(jì)算思維在信息技術(shù)課堂中落地生根。算法就像一把鑰匙，它為信息技術(shù)教師的教，為莘莘學(xué)子的學(xué)打開了一扇新的大門。

一、頭腦風(fēng)暴說算法

當(dāng)計(jì)算思維第一次進(jìn)入視野時(shí)，筆者第一反應(yīng)就是去搜索計(jì)算思維到底是什么。百度百科是這樣描述的：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)，由周以真于2006年3月首次提出?！痹谶@個(gè)抽象的概念中，筆者唯一熟悉的就是“問題求解”，在編程教學(xué)中問題求解是主旋律。那么計(jì)算思維難道只能出現(xiàn)在編程教學(xué)中嗎？

第一次嘗試教學(xué)內(nèi)容是“VB算法”，筆者選用了阿凡提的故事為情境，提出了這樣的問題：“巴依老爺向放羊人提出：一個(gè)長20米寬11.4米的長方形羊圈，在不增加材料的情況下把羊圈擴(kuò)大，同學(xué)們有什么辦法？”此問題情境，就是為了引出算法的概念：算法是解決問題的方法與步驟。學(xué)生們還真是想出了各種方法：有的提出把羊圈圍成正方形，有的提出把羊圈圍成圓形，有的提出借助墻壁少一條邊。確定方法后，他們又給出方案（即步驟），最終比對(duì)哪一種方案更優(yōu)。在這節(jié)課中，筆者體會(huì)到計(jì)算思維定義中“一系列思維活動(dòng)”的含義，悟出計(jì)算思維可以表現(xiàn)為學(xué)生在問題解決的過程中一系列思維活動(dòng)。

不是編程內(nèi)容的課，可不可以也用算法的思想呢？解決問題的方法與步驟，算法的概念是如此清晰明了。在運(yùn)用PS制作“堅(jiān)決制止餐飲浪費(fèi)行為”海報(bào)的課堂上，筆者提出問題：“要把麥穗圖案放置到海報(bào)中，可以運(yùn)用什么方法？”學(xué)生們異口同聲地回答：“選擇麥穗，復(fù)制然后粘貼?！痹谀且凰查g，筆者豁然開朗，關(guān)于信息技術(shù)課上如何培養(yǎng)計(jì)算思維，筆者找到了突破口——將算法思想引入信息技術(shù)課堂。有問題、方法、步驟這三要素的課堂，何愁計(jì)算思維在課堂中無處安放？

二、群策群力析算法

算法原來就是解決問題的方法與步驟??！揭開算法的神秘面紗后，它在生活中似乎隨處可見了：數(shù)學(xué)學(xué)科中的統(tǒng)籌方法可以稱為算法，語文學(xué)科中移步換景的寫作手法也是算法，英語學(xué)科詞根詞綴記憶單詞法又何嘗不是算法的應(yīng)用？那么在信息技術(shù)學(xué)科學(xué)習(xí)中，如何應(yīng)用算法思想來提高學(xué)習(xí)的效率，拓展思維的深度呢？

在“動(dòng)畫補(bǔ)間”教學(xué)章節(jié)中，筆者嘗試采用項(xiàng)目教學(xué)法。項(xiàng)目的任務(wù)是制作一個(gè)Flash影片，為《再別康橋》詩歌朗誦添彩。拿到項(xiàng)目后，學(xué)生分析詩歌的主要場(chǎng)景，每個(gè)場(chǎng)景需要繪制的動(dòng)畫角色（元件），每個(gè)場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)需要運(yùn)用的主要技術(shù)。學(xué)生們?nèi)翰呷毫?，匯聚集體智慧，將原本龐大的項(xiàng)目分解成若干個(gè)小問題。在明確了需要解決的問題及需要的技術(shù)支撐后，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)也清晰了。信息技術(shù)教學(xué)由教師埋頭教轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生昂首學(xué)，課堂的主旋律變成了解決問題，教學(xué)效率的提升是必然的。

思維深度的拓展如何保障呢？原先我們的課堂總結(jié)是這樣的：“今天你學(xué)會(huì)了什么技術(shù)？感悟了什么道理？……”在算法思想的指導(dǎo)下，我們的總結(jié)是：“（1）本節(jié)課我們解決了哪些問題？（2）解決這些問題大家分別采用了什么方法？（3）確定方法后，你們通過哪些步驟實(shí)現(xiàn)的？（4）這些方法在哪些軟件的學(xué)習(xí)中我們?cè)?jīng)也使用過？它們有什么異同？”當(dāng)分解問題、探究方法、明晰步驟成為習(xí)慣，思維深度的拓展將會(huì)成為必然。

三、智慧工具述算法

在程序設(shè)計(jì)中，算法的表達(dá)可以用自然語言、流程圖及偽代碼來體現(xiàn)。這些算法的表達(dá)方式在信息技術(shù)教學(xué)中可否拿來一用？

在“設(shè)計(jì)與制作演示文稿”章節(jié)中，“自定義動(dòng)畫”這一教學(xué)內(nèi)容在教材上的體現(xiàn)僅是一項(xiàng)實(shí)踐學(xué)習(xí)，但學(xué)生要把“自定義動(dòng)畫”用到恰到好處并不容易，動(dòng)畫對(duì)象、動(dòng)畫開始時(shí)間、動(dòng)畫類型這三個(gè)概念學(xué)生并沒有立體的認(rèn)知。因?yàn)閯?dòng)畫有事物發(fā)展順序這一要素，所以筆者在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，嘗試運(yùn)用流程圖來貫穿教學(xué)始終。教學(xué)由“保護(hù)野生動(dòng)物”宣傳片開始，引出“愛護(hù)環(huán)境”這一主題，教學(xué)任務(wù)為制作動(dòng)畫版“愛護(hù)環(huán)境”公益廣告。在制作動(dòng)畫開始，筆者提供相關(guān)素材，如垃圾、垃圾筒、綠水、青山、文字主題等，學(xué)生創(chuàng)編廣告故事情節(jié)，師生共同運(yùn)用流程圖來梳理動(dòng)畫思路，然后根據(jù)流程圖，依次針對(duì)各個(gè)動(dòng)畫對(duì)象選擇合適的動(dòng)畫類型，設(shè)置恰當(dāng)?shù)拈_始方式，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。

與以往的教學(xué)設(shè)計(jì)相比，因?yàn)橛辛鞒虉D的輔助，學(xué)生一個(gè)情節(jié)一個(gè)情節(jié)有條不紊地高效完成了動(dòng)畫。在實(shí)踐過程中，他們對(duì)照流程圖，動(dòng)畫對(duì)象的選擇是有序的，動(dòng)畫對(duì)象的開始時(shí)間是“之前”還是“之后”是明確的，動(dòng)畫類型是“進(jìn)入”還是“退出”是切合情境的。流程圖教學(xué)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了從淺層了解“自定義動(dòng)畫”到深層掌握“自定義動(dòng)畫”的轉(zhuǎn)變，打破了“走著走著就忘了初心”的混沌，構(gòu)建了“邏輯性強(qiáng)”的秩序。

流程圖另一個(gè)妙處在于學(xué)生可以通過流程圖來評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成情況，及時(shí)查漏補(bǔ)缺。例如，在本節(jié)課中，最后一個(gè)動(dòng)畫情節(jié)中包含的知識(shí)點(diǎn)——如何對(duì)文字設(shè)置進(jìn)入與退出兩種效果？如果這個(gè)情節(jié)學(xué)生自評(píng)未能完美表達(dá)，即可對(duì)該知識(shí)點(diǎn)再思考與實(shí)踐，直至解決問題為止。

四、推理規(guī)納固算法

算法是讓思維可見的利器，它如空氣一樣無處不在，也如空氣一樣常常被忽視。古人云：“工欲善其事，必先利其器?！庇?jì)算思維的培養(yǎng)若只是依靠在偶爾幾節(jié)“合適”的課中運(yùn)用算法，那是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。信息技術(shù)教師要在課堂中抓住契機(jī)，就學(xué)生自然生成的多個(gè)問題，探尋解決問題的共同方法，發(fā)現(xiàn)、歸納、總結(jié)規(guī)律，幫助學(xué)生構(gòu)建有層次的知識(shí)體系。

例如，在“圖片制作”這節(jié)課中，經(jīng)過摳取“麥田”“農(nóng)民”“藍(lán)天”三個(gè)場(chǎng)景后，筆者發(fā)現(xiàn)還是有很多同學(xué)未能在給定的時(shí)間內(nèi)完成圖片的摳取。詢問了其中幾位同學(xué)，他們的回答是：“使用的工具有點(diǎn)多，沒能記住操作流程，因?yàn)榭垂P記所以慢了?！绷私馇闆r后，筆者就隨機(jī)采訪了一位完成得較快的同學(xué)，請(qǐng)他分享成功的秘訣。他說：“老師，我發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，就是不管是用魔棒工具還是多邊形套索工具或是矩形工具，目的都是選取我們需要的部分，然后復(fù)制，最后粘貼至同一個(gè)目的地——我們自己的海報(bào)。”在這位同學(xué)分享的基礎(chǔ)上，筆者在黑板上形成了如下圖板書。

發(fā)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)之間的共同操作步驟，區(qū)分各任務(wù)之間的細(xì)節(jié)點(diǎn)，學(xué)生突然發(fā)現(xiàn)不需要再看一步操作一步了，可以在把握全局的前提下（藍(lán)天白云下、麥田邊、辛苦的農(nóng)民伯伯），根據(jù)提供的素材運(yùn)用不同的摳圖方法，皆運(yùn)用復(fù)制、粘貼、自由變換等技術(shù)，殊途同歸，匯集至海報(bào)文件中，最終合成理想的畫面。

還是在這節(jié)課中，海報(bào)中用兩列文字“一粥一飯當(dāng)思來之不易”“半絲半縷恒念物力維堅(jiān)”來揭示主題。學(xué)生發(fā)現(xiàn)共同點(diǎn)：兩列文字的效果一樣，只是文字內(nèi)容及位置不一致。這一次他們就很輕易地想到辦法：完成一列文字的制作，然后復(fù)制圖層，調(diào)整文字內(nèi)容及位置，就可以減少很多冗余操作了。

周以真教授在談到“什么是、什么不是計(jì)算思維”時(shí)，提出計(jì)算思維是面向所有的人、所有的領(lǐng)域。如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是一個(gè)值得所有學(xué)科教師認(rèn)真研究的課題。唐培和教授在《論計(jì)算思維及其教育》一書中提出：“計(jì)算思維的核心思維或程序思維?！奔热绱?，我們一線教師何妨大膽地在教學(xué)中嘗試將算法思維滲透至各個(gè)教學(xué)流程中，結(jié)合各種具體的算法創(chuàng)造性地對(duì)教材進(jìn)行二次開發(fā)，讓計(jì)算思維不再是縹渺、高深的思想，而成為具有可操作性的支撐性理論。

【參考文獻(xiàn)】

唐培和，秦福利，唐新來.論計(jì)算思維及其教育[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2018：52.

陳小玉.趣學(xué)算法[M].北京：人民郵電出版社，2018.

陳麗婷，徐曉東.基于計(jì)算思維教育的國外小學(xué)教學(xué)案例研究[J].教育信息技術(shù)，2015.