董 超
(利辛縣第一中學(xué) 安徽亳州 236700)
伴隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,高中信息技術(shù)教學(xué)逐漸從培養(yǎng)學(xué)生的軟件操作能力轉(zhuǎn)向注重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。信息技術(shù)課程要求全面提升學(xué)生信息素養(yǎng),幫助學(xué)生掌握學(xué)科基礎(chǔ)知識與技能,把握核心要素,不斷引導(dǎo)學(xué)生建立全面的信息意識和提高計算思維。計算思維是高中信息技術(shù)素養(yǎng)的核心,如何在高中信息技術(shù)教學(xué)中引入計算思維,使學(xué)生理解計算思維的內(nèi)涵,培養(yǎng)學(xué)生的計算思維意識,解決學(xué)習(xí)中存在的問題,促進學(xué)生靈活運用所學(xué)知識,實現(xiàn)知識的遷移和應(yīng)用是值得思考的問題。
計算思維主要指運用基本邏輯思維進行數(shù)據(jù)處理、問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)廣度的一系列思維活動。計算思維不是程序化的,是一種適用于計算機科學(xué)領(lǐng)域的思維方式。
計算思維在解決問題的過程中運用了各種數(shù)學(xué)手段和方法,采用推理的計算方法以及運用計算思維的方式來幫助教師找到問題的正確解答。在教育教學(xué)過程中,要求教師注重培養(yǎng)學(xué)生的思維,指導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)進行計算思維能力的培養(yǎng),進而深化認(rèn)知能力,擴展思考問題的深度和廣度,提高學(xué)習(xí)知識的效率。
培養(yǎng)計算思維少不了計算,計算一定會用到數(shù)學(xué)知識,因此數(shù)學(xué)對計算思維的重要性不言而喻。在鍛煉學(xué)生計算思維的時候,可以把數(shù)學(xué)知識實際應(yīng)用起來。這有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性和興趣,學(xué)生再學(xué)起數(shù)學(xué)來,就不會覺得那么枯燥,還會覺得數(shù)學(xué)很重要,可以得出計算結(jié)果。比如,我們經(jīng)常列舉求1到100的和,運用高斯求和的方法,首項與末項之和乘以項數(shù)再除以2就是結(jié)果,這里我們要善于觀察,靈活運用數(shù)學(xué)知識,提高計算思維。
在計算思維實現(xiàn)的過程中,建立數(shù)學(xué)模型有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣。計算過程錯誤,學(xué)生會重新檢查數(shù)學(xué)建模,有時候一些細(xì)微錯誤不一定容易發(fā)現(xiàn),這就需要學(xué)生擁有耐心,這能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和抗挫折能力,以及重新再來的勇氣。
在整個計算思維的訓(xùn)練過程中,學(xué)生難免會遇到問題,從而去尋求解決的方法,會向老師、家長和同學(xué)求助。也許實現(xiàn)一個計算思維的途徑會有點復(fù)雜,需要學(xué)生集思廣益一起去完成,這就要求學(xué)生及時溝通,互相學(xué)習(xí)和幫助,在互動中尋求解決方案。
計算思維本身就是為了解決問題而提出的,是為了解決問題而提倡的一種思維方式,有利于鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力。學(xué)生通過計算思維的實踐和計算操作實現(xiàn)了自己想要的數(shù)學(xué)模型的時候,自信心和自我認(rèn)可能力會得到提高。
高中信息技術(shù)教學(xué)除了使學(xué)生了解了算法、簡單程序設(shè)計等,還要引導(dǎo)學(xué)生運用計算思維解決問題。在學(xué)習(xí)和生活中遇到任何問題,首先應(yīng)該去思考如何運用此種方式方法來進行問題的分析、思考、解決等,久而久之,學(xué)生便能逐漸提高思維能力。
高中階段的學(xué)生都來自不同的初中學(xué)校,學(xué)生了解或掌握的信息技術(shù)知識存在很大的差異,加上義務(wù)階段對信息技術(shù)課程不做過多要求,參差不齊。這使學(xué)生逐漸形成了信息技術(shù)課就是玩游戲、上網(wǎng)等的思想,學(xué)生對一些基礎(chǔ)概念不了解,這將不可避免地導(dǎo)致學(xué)生計算思維能力的缺乏。
大多數(shù)教師對新教材、新教參、新課標(biāo)的學(xué)習(xí)不深入,對信息技術(shù)核心素養(yǎng)認(rèn)識膚淺,對計算思維的概念、內(nèi)涵、特征等也是一知半解,掌握不透徹,缺乏教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)實踐,課堂教學(xué)中存在諸多問題。如只注重學(xué)生使用計算機的操作能力,限于最基礎(chǔ)的內(nèi)容教學(xué),沒能從根本上認(rèn)識培養(yǎng)學(xué)生利用計算機解決問題的能力的重要性,難以實現(xiàn)以計算思維為核心的信息技術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。教師只是單一地完成教學(xué)任務(wù),完成學(xué)考任務(wù),沒能在新課改理念下,提高自我思想站位,提升自我專業(yè)素養(yǎng)。
高中信息技術(shù)課堂應(yīng)更好地依托信息技術(shù)設(shè)備,拓展課堂內(nèi)容,創(chuàng)設(shè)問題情境,及時反饋課堂教學(xué)信息。然而,目前高中信息技術(shù)課堂的教學(xué)互動性不強,學(xué)生參與度不高。教學(xué)形式過于單一,難以激發(fā)學(xué)生的求知欲,對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)不夠。許多教師只注重講解枯燥乏味的理論知識,而忽視了學(xué)生通過計算機操作獲取知識的過程,容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)熱情。教師要想激活課堂教學(xué),就要調(diào)整教學(xué)形式,不斷豐富自己的專業(yè)知識,結(jié)合學(xué)生興趣內(nèi)容創(chuàng)新教學(xué)方式,并提高學(xué)生動手實踐的能力。
高中信息技術(shù)教學(xué)多數(shù)都是以教師講解為主,課堂互動較少,教師很難了解學(xué)生對所學(xué)知識的認(rèn)識程度,反饋評價形式單一。針對不同的課程內(nèi)容實施教學(xué)評價的方法也不盡相同,教師很難把握評價機制,靈活運用評價方法,實施有目的的教育教學(xué)。另外,教師評價時更注重學(xué)生對內(nèi)容的理解掌握情況,而不是對教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況,教學(xué)評價方式單一,不利于對學(xué)生的計算思維的培養(yǎng)。這些都需要我們思考解決方法。
就筆者所在學(xué)校學(xué)生而言,高一學(xué)生來自縣城或農(nóng)村初中,相當(dāng)一部分學(xué)生來自農(nóng)村,這就導(dǎo)致學(xué)生在信息技術(shù)知識與學(xué)習(xí)能力上有一定的差異。針對這種情況,平時教學(xué)過程中,應(yīng)該注重分層教學(xué),分配的任務(wù)有基礎(chǔ)型、提高型、挑戰(zhàn)型,讓不同層次的學(xué)生都有任務(wù)可做,學(xué)生在完成任務(wù)的同時,獲得成就感,提高對信息技術(shù)學(xué)科的興趣,在完成任務(wù)的過程中鍛煉了計算思維,實現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)。
比如,在解決角谷猜想這個問題時,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解問題的含義,即對于任意一個正整數(shù),若是奇數(shù),則乘3加1;若是偶數(shù),則除以2,得到的結(jié)果再按照上述規(guī)則重復(fù)處理,最終總能夠得到1。為了讓學(xué)生都能夠理解算法,以及能運用循環(huán)結(jié)構(gòu)解決這個問題,教師以一個實際數(shù)字來演示過程,比如數(shù)字5,是奇數(shù),按照規(guī)則乘3加1,得到16,此時得到的結(jié)果是偶數(shù),按照規(guī)則除以2,得到8,這時多數(shù)學(xué)生都能按照思路進行計算。如此反復(fù),學(xué)生可能會想到用循環(huán)結(jié)構(gòu),學(xué)有余力的學(xué)生可能就會想到for循環(huán)結(jié)構(gòu)不能使用,因為不知道循環(huán)次數(shù),只能使用while循環(huán)結(jié)構(gòu)。這時繼續(xù)引導(dǎo),學(xué)生會想到有兩種情況勢必要在循環(huán)結(jié)構(gòu)中加上條件,這就運用到之前學(xué)的雙分支if條件結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生即使不會寫代碼,但是思路清晰,學(xué)有余力的學(xué)生可能已經(jīng)根據(jù)算法寫出主要代碼了。最后教師再加以梳理,根據(jù)設(shè)計的算法步驟,完成代碼的編寫,運行調(diào)試,取數(shù)驗證程序的正確性。通過對問題的剖析,提出解決問題的思路,細(xì)化問題,對復(fù)雜問題進行分解,讓不同層次的學(xué)生都能進行有效的思考,學(xué)生在思考的過程中鍛煉了計算思維,提高了解決實際問題的能力,達(dá)到觸類旁通的目的。
學(xué)校每年都有繼續(xù)教育培訓(xùn),培訓(xùn)有線上、線下兩種形式,雖然培訓(xùn)內(nèi)容實用,但落實下來卻難收到良好的效果。參與線上、線下培訓(xùn)的教師多數(shù)是被動學(xué)習(xí),收到的效果很不好,培訓(xùn)流于形式,相關(guān)內(nèi)容沒有鉆研,沒有熟悉教材,沒有對課標(biāo)更好地把握,以至于不能將新的教育教學(xué)理念應(yīng)用到課堂教學(xué)當(dāng)中。
為了提升教師的專業(yè)能力,讓新課標(biāo)教學(xué)理念應(yīng)用于課堂教學(xué)中,每一位信息技術(shù)教師都需要積極地學(xué)習(xí)和思考。由于信息技術(shù)知識更新速度快,作為信息技術(shù)學(xué)科教師,更應(yīng)該跟上時代的步伐,走在信息技術(shù)前沿。我們不僅要具備深厚的學(xué)科素養(yǎng),還要加強自身專業(yè)學(xué)習(xí),堅持活到老,學(xué)到老,豐富自己的學(xué)科專業(yè)知識,以適應(yīng)新時代的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。
學(xué)生計算思維的培養(yǎng),離不開恰到好處的教學(xué)方法。適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,可以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力,提高教學(xué)課堂效果。比如,項目式教學(xué)方法就是在教師的指導(dǎo)下,將一個相對獨立的項目任務(wù)交由小組進行完成,小組成員進行任務(wù)分工,分別負(fù)責(zé)信息收集、方案設(shè)計、項目實施、形成報告和評價。學(xué)生可以通過參與項目的實施來提高解決問題的能力,理解和掌握整個過程和每個環(huán)節(jié)的任務(wù)要求。總之,課堂教學(xué)就是不斷突出學(xué)生的主體地位,加強學(xué)生之間的相互合作,幫助學(xué)生提高思維能力,加強課堂互動,提高學(xué)生的參與度。例如,在學(xué)習(xí)必修1第四章《程序設(shè)計基礎(chǔ)》時,可以引入身體健康質(zhì)量指數(shù)BMI作為項目范例,通過順序結(jié)構(gòu),分支結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí),學(xué)生一步一步地了解了變量、輸入輸出函數(shù)、程序的結(jié)構(gòu)等,既完成了項目的各項任務(wù),又能通過這一計算結(jié)果了解自己身體胖瘦情況,幫助學(xué)生調(diào)整飲食。學(xué)生對此類項目活動有很高的參與度和濃厚的興趣。
借助本學(xué)科的教學(xué)優(yōu)勢,教師可以創(chuàng)新評價方法,豐富評價形式,將評價運用到學(xué)生學(xué)習(xí)活動的過程中,突出過程性評價的重要地位,調(diào)動學(xué)生參與活動的主觀能動性,鼓勵學(xué)生之間互相評價。教師指導(dǎo)評價和綜合評價,對學(xué)生參與活動的積極性和任務(wù)完成情況進行評價,優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和教學(xué)過程,提高課堂效率。例如,在學(xué)習(xí)制作幻燈片這節(jié)內(nèi)容時,給學(xué)生更多的自主支配空間,讓學(xué)生自己收集相關(guān)素材,可以小組或個人完成,提交作品。教師先抽取部分學(xué)生展示自己的作品,并發(fā)表自己的創(chuàng)作想法,以及制作過程中用到哪些知識,然后同學(xué)點評,最后教師進行綜合評價,贊揚作品的構(gòu)思和制作過程中出現(xiàn)的亮點,對不足之處提出改正意見。這樣不僅提高了學(xué)生的實踐能力,還鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。
新課程改革已經(jīng)實施,通過高中信息技術(shù)課程教學(xué)促進學(xué)生計算思維能力提高是一項巨大的系統(tǒng)工程,任重而道遠(yuǎn),教師應(yīng)砥礪前行,不斷求索和實踐運用。作為高中信息技術(shù)學(xué)科的核心內(nèi)容,提高計算思維的應(yīng)用能力,運用信息技術(shù)分析和解決問題,形成解決方案,是提高學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。因此,每一位課任教師都應(yīng)該清楚地了解計算思維在這門學(xué)科中的重要程度。教師需要進行更深入的研究,創(chuàng)新教學(xué),發(fā)現(xiàn)問題,探索問題,然后解決問題。教師應(yīng)找到有效培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力、符合教學(xué)實踐、有利于學(xué)生終身發(fā)展、有利于學(xué)生更好地適應(yīng)社會的教學(xué)方法和策略。