贏在思維

金琦

計算思維由美國科學家周以真教授于2006年3月首次提出。作為一個新生事物，卻已經(jīng)成為普通高中信息技術新課標中提出的信息技術學科核心素養(yǎng)的重要組成部分。現(xiàn)代信息技術的高速發(fā)展，信息技術已經(jīng)迅速滲透到我們社會生活的各個角落，迫切需要為社會輸送具備計算思維能力的高素質(zhì)人才。而計算思維是一種抽象的思維形式，提出于美國的大學，要在高中課堂成功落地就必須明確以下幾個方面。

一、計算思維在高中信息技術教育教學中的定位

計算思維提出之后，周教授為了讓人們更易于理解，又將它更進一步地定義為：通過約簡、嵌人、轉化和仿真等方法，把一個看來困難的問題重新闡釋成一個我們知道問題怎樣解決的方法。就周教授對計算思維的定義來看，更多的還是指向大學教育的系統(tǒng)級。而作為一個剛開始接受系統(tǒng)信息技術教育的高中學生，尚不具備如此高的水平，但高中學生已經(jīng)具備一定的從真實世界中抽象數(shù)據(jù)模型的能力，所以將高中生的計算思維分解為以應用為出發(fā)點的數(shù)據(jù)級更加切實可行。通過西摩·佩伯特《因計算機而強大》一文中對人的思維特征和計算機邏輯的分析中發(fā)現(xiàn)，我們可以從程序邏輯對思維邏輯的影響來分解高中學生對在計算思維中所應具備的內(nèi)容。所以我們把計算思維分解為系統(tǒng)性思維、數(shù)字化思維、數(shù)據(jù)模型思維、大數(shù)據(jù)思維、人工智能思維、和互聯(lián)網(wǎng)思維。

分解了高中學生計算思維的各方面，我們就可以將它們具體的融入到教學內(nèi)容的各個環(huán)節(jié)中，滲透到日常教學中。

二、計算思維類課程資源的開發(fā)

劃分了計算思維在高中信息技術教育中的幾個方面，根據(jù)高中學生的認知水平和學習特點，設計制定有計算思維融入的教學框架就變的順理成章。在整體信息技術教學的大框架下構建計算思維內(nèi)容的小框架可以從以下幾個方面進行課程資源的挖掘：

（一）圍繞國際科技圈動態(tài)

將最新的技術發(fā)展融入教學，比如我國在最新的5G通信技術中的發(fā)展、國產(chǎn)芯片的研發(fā)、大數(shù)據(jù)應用、人工智能開發(fā)等。

（二）圍繞身邊的智能化家居

挖掘生活中的資源，將信息融入生活，并一步步滲透人生活的每個角落。比如智能窗簾、智能電器、智能化家居，小米的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈等。

（三）圍繞學生興趣

從他們喜聞樂見的事物中挖掘資源。比如國產(chǎn)3D動畫中使用的動作捕捉技術、游戲中的外掛技術等。

在課程設計方面主要做到以下幾個方面技術與實踐生活融合，數(shù)據(jù)與信息一體，虛擬與真實結合，抽象與具體相互轉換，多維度共同作用。通過一個個形象的、具體的、到位的設計使計算思維能夠引發(fā)學生的思考，將計算思維落到實處。

三、計算思維的教育培養(yǎng)策略

為了讓學生能夠順利的將所學的知識遷移到新的不同情形下的技術應用，計算課程要求學生通過交流與合作的項目學習方式，體驗利用信息技術獲取、分析、判斷、加工、綜合、創(chuàng)新、發(fā)布信息的過程，引導學生嘗試使用結構分析、模塊設計、程序開發(fā)和調(diào)試完善等學科方法進行信息交流。為了適應新課標的要求，培養(yǎng)學生的計算思維，提出以下幾種策略。

（一）具象化參照法

具象化參照法指的是針對一些抽象的、晦澀難懂的計算機理論和方法，找到與之匹配的具象化參照物，用直觀的、具體的、可感知的材料，讓學生快速建立計算思維邏輯結構的教學方法。通過對抽象思想概念的充分分解和解析，提煉核心知識邏輯并與具象化參照物匹配，供學生體驗、思考，最終獲得計算思維的提升的過程。

（二）實踐操作法

實踐操作法是將“聽”“看”“想”和“做”有機地結合在一起，使學生不僅掌握理論知識，同時在實踐中掌握操作技巧，加深對理論知識理解，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題從而提升計算思想的教學方法。

（三）技術驗證法

技術驗證法指的是搭建符合學科要求的軟硬件環(huán)境，根據(jù)提供的研究材料進行的軟件開發(fā)、技術性研究等活動，并以此提高學生的計算思維能力教學方法。平時的信息技術教學大多側重于理論，側重于書面，而學生對計算機方面的理論知識尤其晦澀難懂，甚至持懷疑態(tài)度，那么這個時候對理論進行必要的驗證就變得至關重要。

（四）反向設計法

對于較復雜的作品，如果讓學生直接正向開發(fā)，學生會非常的茫然，不知道從哪里下手好。設計過程難度系數(shù)大、制作周期長、作品開發(fā)困難。由于學生無法完全預估作品在設計過程中會出現(xiàn)什么樣的狀況，如果每次因為一些局部的問題而推倒整個作品重來，不管從時間上還是從心態(tài)上都是不可接受的。如果有方法能改正在正向設計過程中所產(chǎn)生的局部問題自然是好的，正是在這樣的背景下，自然發(fā)展并形成了反向設計的方法。

（五）數(shù)據(jù)建模法

計算機程序涉及大量算法，數(shù)據(jù)建模法是通過學生對具體任務的抽象，剝離具體任務的數(shù)學本質(zhì)，建立數(shù)據(jù)模型，根據(jù)數(shù)據(jù)模型來建立程序模型進而求解，以此提升數(shù)字化思維的教學方法。當我們需要從定量的角度分析和研究一個實際問題時，人們就要在深入調(diào)查研究、了解對象信息、作出簡化假設、分析內(nèi)在規(guī)律等工作的基礎上，用數(shù)學的符號和語言作表述來建立數(shù)據(jù)模型。

現(xiàn)代社會中大數(shù)據(jù)橫行，人工智能蓬勃發(fā)展，仿生機器人遍地開花，互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)已顯雛形，我們培養(yǎng)計算思維的目的是讓學生在信息社會中更好的理解計算邏輯，更好的洞察社會變化，更好的適應未來的數(shù)字化工作與學習。作為即將要踏上社會的高中階段學生，提高他們的計算思維是我們不懈努力的方向。

參考文獻

[1]任友群，黃榮懷.普通高中信息技術課程標準（2017年版）解讀[M].高等教育出版社，2018.

[2][美]西摩·佩伯特（SEYMOUR PAPERT）.因計算機而強大[M].新星出版社，2019.