創(chuàng)新教學方法 培養(yǎng)計算思維

鄧明琦

摘要：計算思維是信息技術(shù)學科的核心素養(yǎng)之一，是學生從計算機科學的視角理解問題與解決問題的思維模式。那么，在信息技術(shù)教學中，教師如何培養(yǎng)學生的計算思維呢？筆者以初中信息技術(shù)教學為例，針對培養(yǎng)學生計算思維的方法與途徑展開研究與探索，力求以培養(yǎng)學生的計算思維為契機，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：

初中? 信息技術(shù)教學? 計算思維

筆者嘗試從“抽象”“簡化”“分類”“分解”“轉(zhuǎn)化”五個方面入手，針對計算思維培養(yǎng)視域下的初中信息技術(shù)教學策略展開研究與探索，希望通過教學理念的轉(zhuǎn)變和教學方法的優(yōu)化，促進學生計算思維的發(fā)展。

一、抽象——將具體問題抽象為計算機問題

計算思維的本質(zhì)，就是利用計算機科學來解決問題。因此，在初中信息技術(shù)教學中，教師應善于引導學生將遇到的問題抽象為能夠用計算機知識來理解、用計算機手段來解決的問題。這樣一來，經(jīng)過長期的訓練，學生就會養(yǎng)成從計算機視角觀察問題和處理問題的習慣與能力，從而促進學生計算思維的養(yǎng)成。

例如，教學“制作網(wǎng)站”時，在導入環(huán)節(jié)，教師通過帶領(lǐng)學生共同瀏覽網(wǎng)站來引入新課。而在學生看來，網(wǎng)站就是文字、圖片、動畫、聲音等元素的集合。那么，學生自己制作網(wǎng)站的時候，如何將看到和想到的具體事物呈現(xiàn)或制作出來呢？這就需要學生具備抽象思維，將具體問題抽象成計算機問題，即將文字、圖片、動畫、聲音等的呈現(xiàn)問題，抽象成Frontpage軟件的操作、站點的建立以及網(wǎng)頁的文字排版、圖片插入、音頻屬性設(shè)置、網(wǎng)頁保存等技術(shù)性問題。這樣一來，學生在潛移默化中就會養(yǎng)成從計算機科學的視角思考問題和解決問題的習慣，從而培養(yǎng)計算思維。

二、簡化——將復雜問題簡化為數(shù)字化問題

化繁為簡，既體現(xiàn)了數(shù)學思維的特點，也體現(xiàn)了計算思維的特點。在數(shù)學教學中，遇到復雜問題時，教師會引導學生抓住關(guān)鍵信息，按照一定的順序或邏輯，將復雜的問題簡單化。在初中信息技術(shù)教學中，教師可以參照數(shù)學教學的方法，引導學生以“數(shù)”為“軸”，將復雜的問題簡化成數(shù)字化問題，并利用計算機科學快速求解。這樣一來，教師可以幫助學生提高信息解讀、問題求解與程序設(shè)計的效率，從而培養(yǎng)學生的計算思維。

例如，在教學“設(shè)計與制作動畫”這一單元時，教師布置了一個帶有故事情節(jié)的動畫制作的任務(wù)。鑒于任務(wù)中涉及的動畫類型和動畫元素較多，且元素之間需要有單線演繹和交互碰撞等情節(jié)的設(shè)計，為了使學生的制作任務(wù)能夠有條不紊地高效、有序進行，教師可以引導學生先確定任務(wù)中所需的人物形象及故事情節(jié)，再以時間為“軸”，羅列出場的人物和設(shè)置故事情節(jié)。通過這種方式，教師引導學生將復雜的內(nèi)容以簡單化的形式呈現(xiàn)，將感性的內(nèi)容以數(shù)字化的形式表達，從而對整個任務(wù)流程做到了有效描述，化繁為簡。更重要的是，教師通過這種方式培養(yǎng)了學生的思維能力，促進了學生數(shù)學思維和計算思維的同步發(fā)展。

三、分類——將模糊問題分類為明晰化問題

在學習“算法的概念”的時候，我們知道了“算法”就是完整而準確地描述解題方案的指令。同時，我們還了解到，面對同樣一個問題，選擇不同的算法，成敗的概率及行為的效率會有很大的差異。這給計算思維培養(yǎng)視域下的初中信息技術(shù)教學以啟示：完成任務(wù)并不是教學的目的，讓學生高效而準確地完成任務(wù)，才是教學的目的。那么，如何培養(yǎng)學生高效而準確地完成任務(wù)的能力呢？教師可以引導學生進行分類討論，對原本“這樣可以，那樣也行”的“模糊”的問題進行“明晰化”處理，從而培養(yǎng)學生“對比”與“擇優(yōu)”的習慣，進而促進學生計算思維的培養(yǎng)。

例如，在學習程序設(shè)計的時候，教師可以給學生布置“機器人過馬路”的小組任務(wù)，要求學生通過編程來幫助機器人躲避障礙、規(guī)劃路線、過馬路。在這一過程中，學生會有多種線路設(shè)計方式，這就意味著學生會采取多種程序編寫方法。無論哪種方法，都有可能幫助機器人成功過馬路。但是，這并不符合計算機科學準確和高效的特性。因此，在學生編制程序之前，教師可以要求學生先規(guī)劃機器人的行進路線，并對不同路線的空間和時間復雜性進行分類與對比，選出最佳路線。在此基礎(chǔ)上，再共同商討程序設(shè)計問題。這樣一來，學生通過分類與對比，將“這樣可以，那樣也行”的“模糊”問題變成了“非這樣不可”的“清晰”問題，不僅提高了解決問題的效率，更促進了計算思維發(fā)展。

四、分解——將綜合問題分解為單一性問題

精細化運作與管理，即將綜合性問題分解再分解，分解成最小單位之后，由固定程序進行處理，是計算機科學之所以準確和高效的一個重要“秘訣”，這也是計算思維的一大特點。因此，在初中信息技術(shù)教學中，教師應該培養(yǎng)學生將綜合問題分解為單一性問題的習慣與能力，使學生在“分解”的過程中逐漸提高對問題的把控力，進而提高學生觀察、思考和解決問題的效率，使學生能夠借助計算思維的特性來提升自身的思維品質(zhì)與實踐能力。

例如，在學習算法的時候，教師可以帶領(lǐng)學生玩“猜數(shù)字”的游戲：老師在心里默念1—100中的一個數(shù)字，讓學生通過提問，猜測這個數(shù)字。學生會提出以下問題：這個數(shù)字在1和50之間嗎？這個數(shù)字是奇數(shù)嗎？這個數(shù)字是個位數(shù)嗎？……事實上，學生不斷提問的過程，就是一個將綜合任務(wù)逐漸細化與分解的過程，是提高自身“處理精度”的過程，也是計算思維在不知不覺之中得以運用的過程?？梢姡谌粘＝虒W中，有意識地引導學生將綜合問題進行分解，是培養(yǎng)學生計算思維的有效途徑。

五、轉(zhuǎn)化——將生活問題轉(zhuǎn)化為信息化問題

計算思維的應用不僅僅局限于計算機領(lǐng)域，同時，它在人們的日常生活中的應用也十分廣泛。因此，計算思維培養(yǎng)視域下的初中信息技術(shù)教學中，教師應該拓寬自身的教學視野，建立課堂教學與生活實踐的聯(lián)系，并在這種“聯(lián)系”中滲透思維訓練，使學生對生活問題進行信息化“處理”，從而不僅提高學生解決生活問題的能力，也促進學生計算思維的形成與發(fā)展。

例如，在給七年級學生講解“走進信息世界”和“管理計算機”等基礎(chǔ)理論知識的時候，教師希望給學生滲透一些專業(yè)術(shù)語。此時，教師就可以從生活情境入手，將生活中的常見現(xiàn)象與計算機科學中的術(shù)語聯(lián)系起來，將生活問題轉(zhuǎn)化為信息化問題：你們每天上學前整理書包的過程，在計算機世界叫什么？（叫“預置”和“緩存”。）而你們在放學路上丟了東西又原路返回去找的行為，在計算機世界被稱為什么呢？（被稱為“回推”）……教師通過這種方式，能夠培養(yǎng)學生將生活問題轉(zhuǎn)化為信息化問題的能力，并使學生養(yǎng)成運用計算機科學觀察生活現(xiàn)象、解決生活問題的習慣，從而培養(yǎng)學生的計算思維。

綜上所述，培養(yǎng)學生的計算思維，是提高學生信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)的重要前提。因此，在初中信息技術(shù)教學中，教師應該從“抽象”“簡化”“分類”“分解”“轉(zhuǎn)化”等方面，通過“將具體問題抽象為計算機問題”“將復雜問題簡化為數(shù)字化問題”“將模糊問題分類為明晰化問題”“將綜合問題分解為單一性問題”“將生活問題轉(zhuǎn)化為信息化問題”等途徑，探索培養(yǎng)學生計算思維的方法與途徑，并以此為契機，推進教學改革，促進學生發(fā)展。

參考文獻：

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責任編輯：唐丹丹