從技術培訓到思維教育 計算思維賦能教育

林志奕

摘要：初中開設信息技術課程有其顯而易見的必要性，但在實際教學中尚存諸如未出臺課標、課時緊張和銜接難等困惑，如何將教學從技術培訓引向思維培養、如何重構課程和如何實施課程是本文的重點探究內容。解決的方法是：在課程內容上，從對現有教材進行重新洗牌、劃分模塊性質重新規劃課時、找準位置發揮承上啟下的作用三方面設計課程;在課程實施時，采用創設真實情境、利用項目式學習、圖形化向代碼過渡的教學策略，培養學生的計算思維。

關鍵詞：計算思維;初中信息技術;課程設計

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2021）S2-0059-04

引言

自20世紀70年代開始，世界各地陸續將“信息技術學習（Technology Studies）”納入教學領域，并獨立設課。我國于2000年明確將該學科定名為“信息技術”課程，因此可以說，這是一個尚屬年輕的學科，正處于發展建設階段。也正因為如此，在實際教學中會遇到諸多的困惑。

1.方向迷茫：初中課程標準未出臺

課程標準規定了學生應知應會的專業知識和能力，提出了學生需要落實的素養目標。它是一線教師認清學科性質、準確把握學科教學方向的重要依據。但目前還未有本學科初中段的課程標準，這不能不說是一件憾事。一直以來，在諸如考試方案、課程安排等文件的抬頭，往往都會套著參照高中課標、根據北京市2013年發布的教學指導意見，結合本區教學實際……初中課標未出臺是初中信息技術教學面臨的第一個困惑——方向迷茫。

2.蜻蜓點水：教學內容VS課時

2013年北京市發布了《北京市加強與改進義務教育階段信息技術學科教學的指導意見》（以下簡稱《指導意見》），其中規定：各區縣、學校必須保證開足義務教育階段信息技術學科課時，小學、初中階段總課時數各不少于70課時。我區所使用的教材是北京版的《信息技術》，從第四冊到第六冊，共計9章，按照教參給出的參考課時，最少需要72課時。但在實際教學中，受各種不可抗拒的因素影響，70課時并不能得到有效保障，因此，造成初中學段的第二個困惑——蜻蜓點水、走馬觀花。

3.尷尬位置：各學段之間的銜接

初中正處于一個承上啟下的階段，需要考慮在小學基礎之上，如何為高中培養人才。由于學生來自不同的小學，專業知識、能力和觀念存在一定的差異，以編程為例，有學過Scratch編程的，有學過Python語言的，也有未曾接觸過編程的學生，初中應該如何應對這樣的差異性？另一方面，初中需要為高中輸送人才，應該培養怎樣的學生，才能滿足高中的需求呢？Python語言在高中實際上屬于非零起點的內容，那么這是不是意味著，初中需要做些鋪墊呢？這是初中學段的第三個困惑。

鑒于上述困惑，本文將結合以往研究成果，重點介紹初中信息技術課程的設計思路和實施策略。

計算思維的概念與內涵

1.計算思維的概念

計算思維（Computational Thinking）的概念是美國卡內基·梅隆大學的周以真教授（Jeannette M. Wing）于2006年3月首次提出的，她將計算思維定義為：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。具體而言，計算思維是通過約簡、嵌入、轉化和仿真等方法，把一個看似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。

2017版高中新課標提到：計算思維是指個體在運用計算機科學領域的思想方法形成問題解決方案的過程中，產生的一系列思維活動。因此，將計算思維作為課程的培養目標，可以看出一個趨勢，信息技術學科的教學應該上升到思維層面，而非技術培訓。既然是思維層面，那么它應該是農業，而非工業，需要悉心、耐心地培育，不可急功近利，將學生變成工業生產線的產品。

2.計算思維的內涵

熊璋教授在其《重塑信息科技教育》一文中，提到計算思維內涵的三個層面：①分析問題——自覺利用計算機科學技術思想和方法分析問題;②求解問題——利用對問題的抽象、建模，運用合理的算法求解問題;③遷移應用——能夠應用于其他同類問題的求解。由此可知，計算思維終極目標是培養解決問題的策略，需要在做中學，講究“工具論”向“計算機科學”的轉變，注重將基本常識變為學生的關鍵能力。

3.啟發與思考

對于初中信息技術學科課程而言，在教學中體現計算思維的培養尤為重要，因此，在課程設計和實施方面應從以下兩點考慮：首先，在課程規劃上應從學科價值、思維方式的角度，充分體現信息技術學科思維方式。其次，課程應該試圖滲透這樣一個理念，即將計算思維作為一種方法論，滲透到信息技術課程當中。

重構課程內容

為了提升初中生的計算思維培養，參照2017年版高中新課標，依據2013年北京市發布的《指導意見》，根據現有北京出版社《信息技術》教材第四冊至第六冊，重構了當前的課程內容。重構工作從三個角度展開：一是內容的重新洗牌;二是課時的適當加減;三是找準位置發揮承上啟下的作用。

1.重新洗牌

原有教材有9章內容，即信息與信息技術基礎、計算機網絡基礎、文字處理、表格數據處理與分析、圖像處理、音頻和視頻制作、動畫制作、網站制作和智能處理與編程。現將其變動為7個模塊，就是將原教材的第一章至第四章，劃歸到“信息與網絡技術基礎”和“數據處理與分析”這兩個模塊中。教材也因此產生了兩個變化。

（1）概念梳理→簡單應用→規范應用

以“信息與網絡技術基礎”模塊為例，變動后的內容設計如下頁表所示。之所以如此設計，是為了試圖梳理出一個思想脈絡：概念梳理→簡單應用→規范應用。首先，學生梳理小學階段有所接觸但尚未形成的相關概念。隨后，將其運用到解決實際問題中，如裝配電腦、組建一個簡易家庭網絡環境等。最后，模塊內容再反思，明確如何規范、負責任地使用信息技術。

（2）文字處理軟件“變身”學生的學習工具

原有教材中的“第三章文字處理”被拆分為兩個部分：①前三節納入第一個模塊“信息與網絡技術基礎”，它以筆記工具和思維表達工具的形態出現;②后三節納入第二個模塊“數據處理與分析”，它以筆記工具和成果表達工具的形態出現。具體如下頁圖1所示。

2.規劃課時

在課時的規劃上，增加了模塊性質——“必修模塊”和“選擇性必修模塊”，使用模塊性質來調整課時的分配。必修模塊涉及的內容均需學習，總課時是38～42課時;選擇性必修模塊有“圖像處理”“音視頻制作”“動畫制作”和“網站制作”四個模塊，學校結合各校情況選擇其中的2～3個模塊作為教學內容，總課時是30課時。該設置是出于計算思維培養的需要。

3.承上啟下

如前所述，初中階段的學習需要發揮承上啟下的作用，《指導意見》和2017年版高中新課標中，對小、初、高的銜接有明確的指導意見。

促進思維發展的實施策略

在課程實施時，應注重培養學生如何分析一個項目，如何進行知識遷移應用，如果是這樣，在課堂教學時，教師不宜直接告訴學生操作結果，而應努力給予學生一個熟悉的情境，讓學生自主學習，教師則適時地對學生進行提問或提供學習支架。這樣才有利于學生知識技能的自我習得，以及學習能力的培養，進而形成問題解決的策略，提升計算思維能力。

1.創設情境，以真實情境培養學生的計算思維

計算思維是一種解決問題的系列思維活動，因此，在設計情境時，應兼顧“真實性”“趣味性”和“挑戰性”三個原則。“真實性原則”是基礎，以問題為引領，學生在真實情境中解決真實問題，以此來拉近學生與項目內容的距離，引領學生邁入思維之門;“趣味性原則”是持續，它可以使學生沉浸在思維形成的過程中;“挑戰性原則”是著眼發展，依據維果茨基提出的“最近發展區”理論，給出學生思維成長的空間。

2.用項目式學習培養學生的計算思維

項目式學習（Project-Based Learning）是一種教學方法，即學生通過一段時間內對真實的、復雜的問題進行探究，并從中獲得知識和技能。在教師的指導下，學生通過獨立或協作的方式完成一個完整的解決實際問題的過程，從中發展自身的思維方式。因此，項目式學習是培養學生計算思維的良好方式。

（1）提供學習工具

計算思維作為一種思維活動，其形成過程需要一些輔助工具，才可逐漸抓住關鍵，聚集能力。以數據處理與分析模塊為例，項目的設計可以與研究性學習相結合，如開展某個調研項目。調研之初，由學生利用思維導圖工具進行規劃;調研之中，數據的整理和分析利用Excel軟件進行處理;調研之后，利用文字處理軟件生成調研報告，并利用演示文稿展示報告中的重點內容。

在學生的整個學習過程中，教師為其提供3個學習工具，如圖2所示。

（2）學以致用，深入融合

選擇性必修也存在計算思維培養的內容。這里提倡“學以致用”，注重學生解決實際問題的能力，因此，本部分更像是自助餐，只是自主權在學校。在采用項目式學習方式時，可以以“動畫制作”或“網站制作”為整合載體，根據學生學習需求，納入“圖像處理”或“音視頻制作”的相關內容，如下頁圖3所示。

3.圖形化向代碼過渡的編程教學

編程是初中教學的內容之一，如今這一部分的課時比例在逐漸增加，在初中階段，應該做好小學到初中的過渡。

（1）過渡視角：學生的興趣

學生的興趣是重中之重，因此，學習任務的設計需要貼近學生的學習生活實際，以其學習興趣為牽引，如從繪制有趣圖案開始，或者從制作簡單游戲開始。另一方面，在圖形化向代碼過渡的教學中，可以結合一些硬件設備，實現所見即所得，讓學生更感興趣。

（2）過渡方法：圖形編程與代碼編程進行對比

圖形化向代碼編程過渡，不僅僅是讓學生知道兩種編程形式，還應讓其真正了解各自的特點。例如，在引入Python編程的優勢時，可以讓學生比較Scratch和Python編寫同一任務的兩段代碼（如圖4），使他們直接感受Scratch和Python各自的優勢和不足，只有這樣，學生才會更容易從圖形化向代碼過渡或者從二者中進行適當的選擇。

（3）學習過程：循序漸進

圖形化向代碼編程的過渡可讓學生經歷模仿寫程序→讀程序→獨立編寫程序的過程。

結束語

綜上所述，將計算思維的培養納入到初中段的教學中，在一定程度上解決了教學內容蜻蜓點水的現象和各學段之間的銜接問題，但今后還需要進一步挖掘計算思維在初中信息技術課程中的價值，并在教學反饋方面增加一些不同形式和種類的教學評價方式，以多元化評價手段促進學生思維發展。

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