立足教學實踐提升核心素養

任軍

摘 要：本文在分析了新高考信息技術核心素養及課程實施的基礎上，針對其中的計算思維培養，根據筆者教學實踐，分別從領悟計算思維之抽象性、感受計算思維之數字化、學習計算思維構造性、理解計算思維系統化、體會計算思維網絡化幾個方面談如何開展信息技術教學來提高學科素養，例舉教學案例，淺談了如何更好提高學習效率培養學生計算思維，如何學會思考和解決問題提高教師自身素養，從而推動高中信息技術課程的順利實施。

關鍵詞：計算思維;抽象性;數字化;構造性;系統化;網絡化`

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A???? 文章編號：1992-7711（2019）04-108-2

一、引言

信息技術課程正在逐漸發展壯大，伴隨著新一輪改革的到來，信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任構成了信息技術核心素養的四個方面。其中又以計算思維最為引起我們注意。因此，落實計算思維，成為我們學習信息技術學科的重中之重。

二、計算思維的定義

什么是計算思維？

2006年3月，美國卡內基·梅隆大學計算機科學系主任周以真教授在美國計算機權威雜志，ACM會雜志上給出并定義的計算思維，周教授提出計算思維的定義：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。

作為第三種思維——計算思維，相比于實驗思維、理論思維，計算思維（設計與構造），關注的是人類思維未被挖掘的部分，是這個時代對人類思維進步的新要求。

核心素養中的計算思維如何定義？

在信息技術學科課程標準中，也對計算思維進行了以下定義：計算思維——運用計算機科學領域的思想方法形成解決問題方案的過程中，所包含的一系列思維活動即計算思維。

三、新高考模式下信息技術教學的開展情況

新一輪高考改革，提出了新的要求，要求培養學生核心素養，要求高中構建各學科基礎型課程與拓展型課程內容。其中信息技術課程要更加明晰教學目標和教學要求，進一步突出學科的核心育人價值，以學科能力為關鍵突破點，帶動學科核心素養提升。而在信息技術課程開展的過程中，筆者和筆者所在的教學團隊，經過幾年的觀察和研究，發現以下問題：

其一，學生不能正確的認識信息技術學科。學生對信息技術學科的認識，與整個社會的價值觀相關，在以高考為指揮棒的前提下，學科不能得到很好拓展。

其二，受教育者無法明確學習的目的。對于部分同學來說，學習信息技術，無非就是拿到學分，通過會考，沒有意識到學習的過程是信息素養的形成過程。

其三，受教育者沒有深刻感受信息技術學習的真諦。簡單停留在操作層面是對信息技術的最大誤解，學生沒有領悟學是為了下次“不教而學”，簡單的重復老師的操作，在我們的課堂中十分常見。

其四，教育者不能充分理解并開展信息技術教學。教師們忙于各項工作，對于課堂的有效性往往疏于落實，會考和技術高考的壓力下，往往忙于落實書本知識，對教材的二次開發顯得不足，對于計算思維培養更杯水車薪。

四、基于計算思維，開展教學實踐研究

計算思維，從核心素質去區分，包含了抽象性、數字化、構造性、系統化及網絡化這樣幾個特點。本文分別從這幾個特征入手，談談結合教學實踐落實信息技術核心素養的探索。

1.刪繁就簡三秋樹——領悟計算思維之抽象性

抽象針對現實中的事物而言。什么是抽象？在解決問題的過程，抓住事物關鍵特征，通過化簡等方式，降低其復雜度將復雜的事情簡單化。在計算機領域，盡可能提供計算機能夠接受的模型，從而通過計算機解決現實問題。

【案例1】二進制的學習

問題：假設對方有18萬敵軍，1萬敵軍可以用1個烽火臺表示，需要幾個烽火呢？給出以下提示1：

1個烽火可以表示幾個信息？

2個烽火可以表示幾個信息？

3個烽火可以表示幾個信息？

…

n個烽火可以表示幾個信息？

提示2：16種情況正好通過4個烽火臺來表示，以此類推，5個烽火臺最多可以表示32種情況，需要幾個烽火臺可以表示18種情況？

在二進制的教學過程中，借助本案例，引入了烽火臺的形象概念。將烽火臺的狀態抽象為二進制中的0和1，從而從最大程度簡化二進制的理解，幫助學生順利開啟信息編碼的學習。如案例中所示，抽象過程中的化簡，把二進制抽象為1個烽火臺，對于學生理解以及構建思維的流程都能有很大提升空間，從而加快思維節奏，加深理解力。這不僅體現在課堂中，對課后的生活和工作都有不同的借鑒意義。

在今后的教學中，更大程度從抽象性的角度幫助學生理解，在今天，幾乎所有現實都可以編碼為“0”和“1”，誰的抽象能力強，誰就可以體現出新的創造性。

2.萬物皆數——感受計算思維之數字化

【案例2】枚舉算法水仙花數

水仙花數——一個數，有n位，假設n>=3，求得其每位上的數字的n次冪，然后進行相加正好等于它本身。（例如：1^3 + 5^3 + 3^3 = 153）. 三位的水仙花數共有4個：153，370，371，407。

在水仙花數的案例中，首先通過教師講解水仙花數的概念和定義，其次學生操作vb程序練習思考，完成枚舉算法的程序實現。在教學過程中，突出自然界由數字構成，除了數學上已學知識，在算法領域內仍然存在值得我們探究的各種有趣的數。希望同學們，立足于計算思維，感受到數字化的世界帶給我們的神奇旅程。

無論是《信息技術基礎》必修、《多媒體技術應用》必修、《算法與程序設計》選修，貫穿整個教學過程最多的便是數字化。無論是進制，字符漢字的編碼，圖像聲音的編碼，算法和程序的實現，同學們可以感受到數字化對生活和學習的改變。感受數字化，成了這個時代不可被忽略的一種體驗。

3.沒有規矩不成方圓，不積跬步無以千里——學習計算思維構造性

數學學科中，如果能夠具體地給出某一對象我們稱之為可構造的，對于能夠給出某一對象的計算方法，亦是如此。觀察信息技術學科，構造性也是存在于方方面面的，算法尤為明顯。對于《算法和程序設計》一書而言，算法作為程序設計的核心，算法是解決某種問題的通用法則或方法，也就是一系列計算規則。

【案例3】給定一籃子豌豆和一只空碗，只要籃子中還有豌豆就執行下列的步驟：

1.從籃子里拿出一個豌豆;

2.剝開豌豆的豆莢;

3.把剝落的豆放在碗里;

4.扔掉空豆莢。

程序則是算法的一種具體描述手段。這就要求我們在教學中，以問題的解決為核心，構造合適的算法，用自然語言或者流程圖來描述算法。在此構造過程中，充分體驗算法的作用，逐步建立思維的過程。這個過程就是構造過程中實現計算思維的培養，對于提升算法思維能力也具有十分重要意義。

【案例4】小張用VB編寫一個文本替換程序，功能如下：單擊“替換”按鈕command1，將文本框Text1中與文本框Text2相同的文本，替換為文本框Text3內的文本，并在文本框Text4中顯示替換后的結果，以及在標簽Lable5中輸出替換的總數，運行效果如下所示：

替換算法如下：

（1）將本文框1，2，3中的字符串分別保存到變量s，s1，s2中;

（2）檔字符串S的i位置右邊長度超過字符串s1長度時，循環執行下列a，b步，否則跳轉到（3）：a.如果s第i位置起，查找到與s1相同的文本，則將s替換后的結果重新賦值給變量s，i位置跳過字符串s2長度到達下一個查找位置，同時替換總數加1;b. 否則，i加1跳轉到下一個字符位置;

（3）將替換后的字符串s顯示在文本框text4中，同時顯示替換總數。'代碼略

無論是算法，還是題中考察的字符串和數組的理解，都需要從日常生活構造出程序的基本要素，在構造的過程中，實現模擬到量化的過程，這是信息技術時代需要的基本需求。在日常的教學中，尤其是程序的教學，需要我們教師們，不斷引導學生學習構造性的思維，在構造的過程中，感受并落實算法與程序設計的實現。

4.不識廬山真面目，只緣身在此山中——理解計算思維系統化

系統——描述了部分與整體之間的關系。系統一詞從古希臘語中翻譯而來。更進一步解釋系統一詞：我理解的系統是一個有機整體，它由若干要素構成，同時各個要素內部具有一定聯系，它們通過各種聯結構成了這個有機整體。了解系統的意義，有助于教師更好開展教學。系統論，是一門新興的科學，研究系統和進行系統論的學習，學習其邏輯和數學的意義，有助于更好的培養學生的思維習慣。

對于用系統的思維進行整理的過程中，思維導圖將系統得到了最真實的體現和落實。對于考察的每個可能的知識點，比如聲音、圖像、視頻，將所有可能涉及到的知識點以思維導圖形式列出來。同學們可以在這個過程中，更加細化對知識的掌握。

【案例5】某學生的關于聲音的思維導圖，分出錄制和采集、格式、數字化以及存儲量計算等知識點，在存儲量計算中，可以采用兩種方法計算，都在思維導圖中得到體現。

當然系統的思想應該存在于計算機的各個角落，在任何用計算機處理的問題中，我們教師都有必要教會學生用系統的思想考慮問題。用系統論這個新的學科體系的方法和信息技術這門日益壯大的學科相結合，為我們繼續去描繪美好的未來。

5.網絡天下，人類共識——體會計算思維網絡化

網絡是一臺巨大的計算機。網絡把整個互聯網都聯結在了一起。全面共享了數據資源、存儲資源、計算資源、信息資源、知識資源、專家資源等。網絡帶給我們生活的變化是巨大的，網絡時代正在從生活的方方面面沖擊我們的生活，無論是政治、經濟、生活，人們的穿衣、吃飯、出行正在被各種網絡新方式取代，那么在教學這個陣地里，網絡也正在全面的改變我們的教育者和受教育者。教學中，我們可以用網絡課堂和傳統課堂相結合，從而引領新的教學模式，為這個時代的教學開辟新的道路。

【案例6】在高三的教學過程中，除了傳統課堂教學，我們備課組的老師們還嘗試用QQ建群，用作業功能，發布作業，以及回收作業。

當然在這條路上，我們需要做的還有很多，需要去探尋和研究的事情還有很多，前途很光明，未來等待我們去開發。

五、基于計算思維，提高教師自身素養

除了教學實踐，更需要作為接收一線信息技術的我們，在自身的素養方面不斷學習和提高自己，用核心素養的各個方面要求自己，基于計算思維去思考我們所碰到的各種情況，我們還可以這樣去做：

用思維引領方式要求自己，在教學過程中，注重思維更多于注重形式。以培養學生思維力為最高宗旨，不斷要求自己認真備課，落實教學實踐;

在解決問題的過程中，可以用圖示法來進行問題解決的模式。始終要學會簡化抽象出計算思維，同時將這種方式落實到實踐教學中去。

學會使用思維導圖開展教學及復習，幫助學生充分學習使用思維導圖。充分理解系統對我們思維的影響，用系統的思想去貫穿一生的學習和工作。

充分利用身邊能夠提供學習的環境，充分利用理論聯系實踐的方式，充分利用網絡化的時代帶來的便利，始終用思維力的提升來要求自己，要求自己的教學。

未來已來，等我們去迎接！

[參考文獻]

[1]陶增樂.信息技術基礎[M].浙江：浙江教育出版社，2005年.