計算思維引導下的翻轉課堂教學模式

席菁

[摘 要] 培養學生的計算思維已經成為國內外信息技術教育的發展目標，但是如何將課堂與計算思維相結合，將培養計算思維落到實處，仍然困惑著很多一線信息技術教師。計算思維引導下的翻轉課堂可以將計算思維融入課程內容，教師從演講者變為交流者，將培養計算思維落到實處，促進學生計算思維的發展，將計算思維的培養貫穿于整個課堂教學之中。

[關鍵詞] 計算思維；翻轉課堂；循環結構

作為當前學界研究和討論的熱點，培養學生的核心素養，已然成為當前各國及地區制定教育政策、進行教育理論研究和探索實踐的重要標準。目前國內信息技術教學的核心目標是提升學生信息素養。當今社會對計算機的應用水平要求越來越高，同時根據國家對人才培養的需求，單純地圍繞工具來授課的模式已不能滿足當前教育的需求。大部分研究者認為，計算思維的養成對學生思維能力、應用能力以及創新能力的培養都有非常積極的推動作用。以計算思維觀念主導課堂教學模式已是大勢所趨。為此，本文探討了一種基于計算思維的翻轉課堂教學模式。

一、課堂教學模式的理論基礎和設計思路

1.理論基礎

1996年，麻省理工學院的Papert 教授最先提出了“計算思維”的概念，卡內基梅隆大學的周以真教授則將這一概念進一步理解并將其進行了推廣。計算思維是指人們利用計算機科學技術中的基礎概念求解問題、設計系統、理解人類行為等一系列思維活動。目前，大部分研究者都認為計算思維能夠把復雜抽象的問題轉化成人們容易理解的問題。計算思維能力培養的最佳學科主要有計算機基礎課程與信息技術程序設計，這也就對信息技術教師有了更高的要求。信息技術教師在課堂中除了要傳授教材中的知識，完成基本的教學任務外，更要培養學生的計算思維能力，將計算思維的培養貫穿于整個課堂教學之中。

2.翻轉課堂模式設計的思路

目前的傳統信息技術課堂上，一位教師往往承擔著多個班級的平行教學，同一個知識點，一位教師要重復講授達五六次之多，為此花費了大量時間和精力。目前的翻轉課堂模式則可以讓教師從這種惡性循環中解脫出來，將教師從單純的講解者轉變成交流者，幫助每位學生解決學習過程中的疑惑。

以一堂課40分鐘為例，教師授課時間由30分鐘縮減到10分鐘，講授內容也由單純的講授知識點變成了對學生不理解的知識點進行重點講解，跟學生互動的時間由5分鐘擴展為25分鐘，更利于學生的個性培養。

使用翻轉課堂后，與學生互動交流的時間明顯增加，而與學生的直接交流正是培養學生計算思維最好的方式。下面以循環結構為例來介紹一下在計算思維引導下的翻轉課堂是如何設計的。

以計算思維的方式來思考，求解循環結構問題可以分為以下四個步驟：

（1）利用計算思維中的關注點分離的方法，把實際應用問題轉換為數學問題，用計算思維中的抽象方法將問題進行抽象求解；

（2）針對問題，選擇一種合適的陳述方式進行構造并建立模型；

（3）將模型代碼化，進行上機編程實現；

（4）在實際的計算機中運行，求得正確的結果。

其中前兩步是計算思維中的抽象，后兩步是計算思維中的自動化。

基于此，本文從課前、課中、課后三個階段來描述如何設計一堂循環結構的翻轉課堂。

二、課堂教學實施案例

課前由教師針對要講授的知識點或案例準備學習資源， 以教師授課視頻為主，也可以包括一些輔助教學的微課、參考書籍、相關的學習網站等素材，讓學生在課前進行學習。其中，授課視頻的制作是資源準備中的重點，根據每節課的課堂目標，詳細介紹要講授的知識點或案例。同時，教師要根據計算思維的培養目標，圍繞視頻內容布置相應的課前任務。任務的布置可以借鑒多元智能的思想，設置基于多方面、多角度的問題，促進學生計算思維的發展。以循環結構為例，可以列舉學生日常生活、學習中用循環算法解決的實際問題，讓學生了解這個知識點不僅僅停留在書本上，以此增強學生的情感共鳴，引出循環的概念。接下來通過動畫展示下列3個例子，每一次循環中i和count的值變換，讓學生遞進式地理解循環的作用，并讓學生思考，什么時候可以采用循環結構，采用循環結構的條件是什么，循環結構的編寫取決于哪幾個要素。[例1：1+1+1+1+1+1+1

例2：1+2+3+4+5+6+7

例3：1+3+5+7+9+11+13]

根據學生課前任務完成的情況，課中主要是將學生在課前預習中產生的具體問題和教師給出的一些有探究價值的新問題進行合作探究，對知識點進行深入講解。在課中，教師對學生進行個性化指導，在交流學習的整個過程中，教師適時地反饋和評價，引導和幫助學生逐步理解、解決問題。具體實施過程如下：基于上述課前視頻的內容，利用10分鐘，首先與學生探討，給出循環結構的3個要素：從什么地方開始；反復做什么；在什么條件下結束。接下來，教師與學生一起討論，提煉出循環結構的數學模型，如表1所示，緊接著，讓學生根據自己思索出來的數學模型，來為算式1×2×3×4×5×6×7和1×3×5×7×9×11編寫程序。利用10分鐘的學生練習時間，教師對一些基礎比較薄弱的學生進行面對面的輔導。學生練習完后，教師利用5分鐘的時間將學生編寫的程序與剛剛提煉出的循環結構的數學模型進行匹配，強化、鞏固知識點。

再把表2作為一個整體，放在我們提煉出來的模型中的“重復要完成的語句”這個部分，讓學生分析i和j 之間的聯系后，上機實驗自己的推測，培養自己解決、分析問題的能力。課程的最后布置課后作業，讓學生完成圖形B的編寫，進一步理解多重循環。

翻轉課程的課后階段主要是根據整堂課學生的接受度來調整課前微視頻的制作，在本例中主要是考慮學生對用例的提煉程度以及上機實驗的完成情況，以此來調整課前的用例以及課中的時間分配。

本文提出了一種計算思維下的翻轉課堂教學模式，并以循環結構為例給出了具體的實施步驟，希望能給廣大一線信息技術教師一點啟發，讓計算思維在課堂教學中盡快落到實處。

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責任編輯 李杰杰