思維可見，課堂可期

張利波

● 課例背景

計算思維是指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的一系列思維活動。計算思維提出了面向問題解決的系列觀點和方法。信息技術課程學習主要基于面向問題解決，將計算思維的觀點與方法融入信息技術教學，有助于學生更加深刻地理解計算的本質和計算機問題求解的核心思想。

《Word目錄設置》是筆者自行設計的一節課。從教學內容來看，主要完成作文集的目錄創編，實現文檔標題、頁碼等與正文內容對應鏈接，明晰作文集結構，方便用戶選擇閱讀;從課程思想來看，目錄設置體現了文檔的內部邏輯結構，規劃信息有序呈現;從計算思維來看，學生首先從“用戶需求”角度了解軟件功能設置，其次從“軟件設計”角度理解軟件設計的要義，再次通過計算思維來架構“用戶”與“設計者”的關聯，以此理解計算思維中的抽象與自動化等核心要素意義。

● 教學目標

通過作文集雜志，了解目錄的作用;通過大綱視圖，學會制作目錄;通過使用電子目錄，體會自動化的價值與意義。

● 教學重難點

教學重點：制作目錄;體驗目錄自動化效果。

教學難點：理解大綱級別，根據情況，設置大綱視圖級別。

● 基于計算思維的教學設計

1.實物導入，喚醒思維

師：（出示幾本雜志）雜志一般包含哪些部分？（學生回答）如下圖兩篇作文，請你畫一畫與目錄內容的對應關系。（學生連線）通過之前的學習，我們已經設計好了封面、封底、正文。今天我們來學習制作目錄。

設計意圖：教師根據實際操作，先設計封面、封底、正文，最后一環制作目錄。明確設計與瀏覽雜志不一樣，瀏覽過程一般為封面、目錄、正文、封底。根據學生設計經驗，一般先確定正文，最后生成目錄。透過經驗，其中暗含了“閱讀者”與“設計者”兩種不同的思維。

2.體會目錄，建構思維

師：剛才我們對應連接了目錄標題與正文?，F在大家再次觀察目錄，說一說目錄有什么作用？

生1：通過目錄，可以了解作文集整體內容。

生2：目錄標題，與正文一一對應，方便讀者查閱。

生3：目錄頁碼，與正文中的頁碼一一對應，方便讀者翻閱。

師：操作時可否建構這種聯系，你會怎么設計這種聯系？

生：在正文之前增加目錄，并且把作文標題依次復制過來。

師：這種辦法當然也可以實現，不過操作起來會不會覺得麻煩了？（學生思考）其實，還有更好的方法，通過設置可以自動提取，自動化生成目錄。

教師舉例：班隊課舉行各班運動會彩排，班級運動員將去操場，政教處如何識別運動員。方法：約定將紅領巾綁在手臂上的為運動員，這樣政教處老師一看就知道了。這種方法，暫且稱為Mark——標記。教師引導以例子為遷移，明確標記需要做兩件事：其一，先在正文中選內容做標記;其二，將標記好的內容顯現出來。之后，運用頭腦風暴讓學生說說如何實現想法，而不是關注軟件是否有該功能。學生一般不會過多關注Word視圖，所以討論基本沒有結果。此時，教師可提示大綱視圖可以幫助進行特殊的Mark。

設計意圖：教師并沒有直接提供大綱視圖，而是引入一個實際例子，以例子的遷移讓學生先構思標記想法，而不是關注軟件是否有該功能，表面上看這樣設計為無效思考，實際上是培養學生軟件設計思維。后來教師讓學生觀察預測哪種視圖可以進行特殊的Mark？ 學生基于觀察的猜測，也是直覺思維的培養。

3.分析嘗試，鏈接思維

師：看到“綱”，聯想哪個學科？

生：科學（界、門、綱、目、科、屬、種）。

師：這7個字表明了什么？

生：自然界的逐級分類。

師：對照大綱視圖1～10級，你想到了什么？

生：級有可能也代表逐級分類。

師：為什么自然界與文檔都要設置逐級分類？

生：顯示它們的內在結構。

師：一篇文章的內在結構怎么體現？有逐級分類嗎？

……

教師讓學生嘗試設置標題級別——不固定于1級，請學生嘗試用不同級別來設置。

設計意圖：所有的思維都具有相通性。計算思維同樣強調思維鏈接的重要性，強調通過臨近發展區促進思維的發展。本環節充分利用“綱”字，讓學生聯系已有的科學知識，并且通過科學概念將“逐級分類”進行大綱級別遷移。

4.生成目錄，體驗自動化

師：級別設置相當于對各標題進行標記，因此下一步還需要把這些標記內容提取出來，生成目錄。怎么提取呢？老師給大家一點提示，在引用選項卡里。接下來大家找找看。

學生嘗試，已經找到了“目錄”字樣并進行嘗試。

生：一下子生成了目錄（學生頗為意外）。

師：目錄有哪些信息？

生：標題、頁碼。

師：確定你的目錄好用嗎？目錄已經自動設置了超級鏈接，檢驗鏈接是否正確？

生：正確！

師：接下來，再說說你們設置了什么級別？

生1：我設置了1級。

生2：我設置了3級。

師：還有不同級別嗎？

生3：5級。

生4：6級。

師：大綱要求逐級分類。為什么都可以呢？

生：文章中只有標題需要設置級別，因此只要這個級別設置相同，結果都可以。

師：如果正文標題修改了，目錄要重新進行設置嗎？

生：目錄可以更新，不需要重做。

設計意圖：自動化是計算思維的核心理念。拋開計算思維，學生其實完全可以制作目錄，如可以復制正文標題，輸入頁碼完成。對學生來說，這些都是容易實現的。但從自動化角度去思考，計算機可以幫助人們完成簡單重復的勞動，機器執行效率更高。所以從這個角度來看待目錄制作，給學生一種思維上更廣的啟迪。體驗目錄鏈接，學生同時也在享受計算機自動化的成果。這些新鮮的體驗，會進一步促進學生自動化思想的生成。

5.總結

學生談這節課的收獲與感想。

教師提出：To think more，to think first.

設計意圖：目錄制作并不復雜，只要簡單的幾個步驟即可完成。但本課更多地注重學生的思考，加大學生思考時間，拓展學生思考維度。

● 教學反思

1.計算思維需要融合人工思維與機器執行的特性

計算思維是人的思維，是通過人讓機器來執行，替代人工勞動。所以，計算思維屬于夾雜著機器特征的人的思維。如果人在思維過程中，完全不考慮機器的特性，那么這樣的思維并不是完全的計算思維。本課中，閱覽者的思維屬于人工思維——從目錄到正文。閱覽者一般先從目錄開始，尋找自己想查閱的正文，然后通過目錄頁碼顯示，再翻到指定頁碼，閱讀該篇文章。如果按照這種人工慣性的思維去設置目錄是行不通的。設置目錄時需要逆向思維——從正文到目錄，這種思維方式對于學生來說是顛覆性的。正文中已經包含了標題及頁碼信息，而標題與頁碼恰恰是目錄的重要組成部分，因為機器善于計算，可以從正文中提取這些信息組成目錄，這本身就帶有抽象的特征。因此要真正理解計算思維，需要讓學生實現人工與機器的思維轉變，我們從經驗出發的思考，往往是帶有更多人工特征的思考，而讓機器去付諸實現時，一定要考慮機器工作的特性，如需要有序性、具體性。軟件的設計恰恰是人工與機器的思維融合，既是人工分析、設計、研發的，又是機器易于實現和執行的。

2.自動化是計算思維的本質

計算思維的本質是抽象（Abstract）和自動化（Automation），它反映了計算的根本問題，即什么能被有效地自動進行。筆者選擇目錄設置作為計算思維探討的課例，目的就是讓學生感受計算機自動化的魅力。目錄制作對學生來說不算難，按照學生經驗，復制標題、輸入頁碼即可完成。為什么不能讓學生這么操作？其原因有二，一是效率問題，二是沒有發掘機器的功能。當利用計算機做事時，如果做起來覺得煩瑣又低效，那么一定要思考：是否讓計算機完全地幫你干活了？換言之，計算思維需要我們充分相信計算機能幫我們高效地干活。因此，當學生提出可能還有其他便捷的方法時，這種自動化的思想也在慢慢醞釀。通過師生相互探討，充分發揮學科思維鏈接，了解“大綱”作用，最后一下子完成目錄生成，課堂上很多學生不由自主地發出了“哇”的驚呼聲。這種自動化體驗給學生帶來了強大的認知升級——計算機自動化處理真厲害！

點 ?評

信息技術課程教學改革的趨勢是從要“寬度”走向要“深度”，即從以往注重知識技能的容量向關注學生高階思維培養轉變。張老師的這節課就很好地實現了從“寬度”到“深度”的轉變。該節課并不是一節編程課，卻讓學生體會到了計算機自動化的價值，進而實現了計算思維的認知升級。因此，計算思維不是只有通過編程教育才能夠培養，還可以滲透到日常的教學內容中。但是，要實現計算思維的認知升級，離不開教師的引導和培育，張老師采取了各種各樣的方法，通過師生的共同探索和研討，讓計算思維自然地在學生頭腦中生長起來。計算思維教育不能按照傳授知識的方式進行講授，而應該在學生的探究、合作中實現培養。因此，張老師的這節課是一節經過精心設計、很好地體現了計算思維思想的優秀課例，也體現了教師一貫的勇于教學探索和善于深度思考的人格品質。