初中信息技術(shù)教學(xué)中提高學(xué)生計(jì)算思維能力的策略

陳修娟

[摘? ?要]新課程改革強(qiáng)調(diào)，信息技術(shù)教學(xué)應(yīng)重視對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師可通過(guò)游戲化教學(xué)、生活化教學(xué)、發(fā)現(xiàn)式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]初中;信息技術(shù)教學(xué);計(jì)算思維能力

[中圖分類號(hào)]? ? G633.67? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）15-0028-02

計(jì)算思維作為信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)被列入課程標(biāo)準(zhǔn)。信息技術(shù)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要途徑，應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，改變技術(shù)化取向，注重培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算思維解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，使學(xué)生能更好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)。

一、在游戲化教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)者是主動(dòng)的知識(shí)建構(gòu)者，不是被動(dòng)的信息接受者;學(xué)習(xí)的過(guò)程是學(xué)習(xí)者探究的過(guò)程。學(xué)習(xí)者通過(guò)重組、綜合、轉(zhuǎn)換、改造頭腦中已經(jīng)掌握的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)闡釋新事物、新現(xiàn)象、新信息、新問(wèn)題，最終生成屬于個(gè)人獨(dú)有的意義。游戲化教學(xué)提倡學(xué)習(xí)者在教師提供的建構(gòu)知識(shí)環(huán)境中主動(dòng)運(yùn)用自己已有的知識(shí)去解決游戲過(guò)程中遇到的問(wèn)題，游戲過(guò)程需要自控力，需要社會(huì)經(jīng)驗(yàn)的融合。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中所描述的學(xué)習(xí)者行為與游戲化教學(xué)中所描述的學(xué)習(xí)者行為一致，所以基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的游戲化教學(xué)方式在教學(xué)中具有重要的實(shí)踐意義。

胡衛(wèi)平教授在《科學(xué)思維培育學(xué)》一書中指出，在思維培育教學(xué)中，宜采取游戲的方式進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)樵趯捤傻挠螒蚍諊袑W(xué)生敢于大膽猜測(cè)、多向發(fā)散思維，最大限度地發(fā)揮想象力，從而能有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

筆者在教學(xué)中將游戲化教學(xué)方式與計(jì)算思維能力的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，實(shí)踐證明游戲化教學(xué)有助于提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

[教學(xué)章節(jié)]蘇教版信息技術(shù)七年級(jí)第3章第2節(jié)第3課時(shí)《排序》。

[教學(xué)環(huán)節(jié)]自主探究。

[教師活動(dòng)]對(duì)學(xué)生說(shuō)：同學(xué)們，接下來(lái)我們來(lái)進(jìn)行“快樂(lè)尋寶”游戲，游戲包括三個(gè)關(guān)卡。關(guān)卡一，將“學(xué)生健康體質(zhì)測(cè)試表”中的所有記錄按照“姓名”字段從小到大排序，并記下排序后的第一行同學(xué)的“體重”數(shù)值，該“體重”數(shù)值作為打開尋寶大門的第一把密鑰。關(guān)卡二，將“期中檢測(cè)成績(jī)表”中的所有記錄按照“總分”從大到小排序，“總分”相同的按照“語(yǔ)文”從大到小排序，“語(yǔ)文”相同的按照“數(shù)學(xué)”從大到小來(lái)排序，記下最終排序后的第十行同學(xué)的“考試號(hào)”數(shù)值，該“考試號(hào)”數(shù)值作為打開尋寶大門的第二把密鑰。關(guān)卡三，將關(guān)卡一和關(guān)卡二中所記錄下來(lái)的兩個(gè)數(shù)值連接起來(lái)，所形成的數(shù)字串就是打開尋寶大門的最終密鑰。

[學(xué)生活動(dòng)]按照關(guān)卡要求開始闖關(guān)，可以參考微視頻、學(xué)案、書本等查找闖關(guān)方法，如遇到自己無(wú)法解決的困難可以小組討論或向老師求助。

[設(shè)計(jì)意圖]將傳統(tǒng)的教師單方面講授轉(zhuǎn)為“玩游戲—比較游戲結(jié)果—對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)”的學(xué)習(xí)方法，將啟發(fā)式推理、分解解決任務(wù)、約簡(jiǎn)和轉(zhuǎn)化任務(wù)、關(guān)注點(diǎn)分離等計(jì)算思維方法滲透到游戲探究過(guò)程中，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容為數(shù)據(jù)的排序操作，該環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)過(guò)程中采取了關(guān)注點(diǎn)分離，抽象和分解處理任務(wù)，仿真解決抽象問(wèn)題，約簡(jiǎn)、嵌入和轉(zhuǎn)化任務(wù)及啟發(fā)式推理等計(jì)算思維方法，將枯燥的單方面的知識(shí)傳授轉(zhuǎn)為游戲化教學(xué)。學(xué)生在掌握本課內(nèi)容的同時(shí)，提高了學(xué)習(xí)的興趣，鍛煉了各種計(jì)算思維能力，教學(xué)效率也較高。

二、在生活化教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力

“教育準(zhǔn)備說(shuō)”理論認(rèn)為，教育是生活的過(guò)程，而不是將來(lái)生活的準(zhǔn)備。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，教學(xué)應(yīng)讓學(xué)生從生活中、從各種活動(dòng)中進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)與生活實(shí)際相聯(lián)系，獲得直接經(jīng)驗(yàn)，主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí)。單純通過(guò)教師說(shuō)教或從書本中學(xué)習(xí)，學(xué)生將會(huì)失去學(xué)習(xí)的興趣。李藝、張義兵提出的信息技術(shù)教育的雙本體觀認(rèn)為，信息技術(shù)教育是大眾文化取向的部分與技術(shù)取向的部分的復(fù)合物。

生活化教學(xué)倡導(dǎo)信息技術(shù)教學(xué)要與現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合，而作為方法論的計(jì)算思維正是用來(lái)解決現(xiàn)實(shí)生活中所遇到的問(wèn)題的，所以開展生活化教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

筆者在一節(jié)市級(jí)公開課中使用了生活化教學(xué)的方法，下面是該節(jié)公開課的教學(xué)片段。

[教學(xué)章節(jié)]蘇教版信息技術(shù)八年級(jí)第4章第2節(jié)第1課時(shí)《算法的概念》。

[教學(xué)環(huán)節(jié)]情境導(dǎo)入。

[教師活動(dòng)]對(duì)學(xué)生說(shuō)：同學(xué)們，老師今天早上從家驅(qū)車來(lái)到貴校和大家一起學(xué)習(xí)，請(qǐng)大家?guī)椭蠋煼治鲆幌逻x擇什么樣的行駛路線最為便捷。

[學(xué)生活動(dòng)]思考并說(shuō)出可以使用手機(jī)或車載導(dǎo)航系統(tǒng)等方法。

[教師活動(dòng)]對(duì)學(xué)生說(shuō)：對(duì)，接下來(lái)我們就借助導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)研究一下行駛路線（出示導(dǎo)航路線圖）。我們不難發(fā)現(xiàn)駕車路線指南提示有六種方法可選，分別是推薦路線、時(shí)間優(yōu)先、少收費(fèi)、躲避擁堵、不走高速、高速優(yōu)先，我們可以根據(jù)自己的需要選擇合適的方法。在用計(jì)算機(jī)編程解決問(wèn)題時(shí)也一樣，解決同一個(gè)問(wèn)題可以有許多種不同的計(jì)算思想和方法，我們把這些用于解決問(wèn)題的計(jì)算思想和方法稱為算法。當(dāng)然，每種算法的工作效率也大不相同，算法的優(yōu)劣直接影響所編程序的質(zhì)量，所以算法是程序的靈魂。今天我們就一起來(lái)認(rèn)識(shí)“算法”。

[設(shè)計(jì)意圖]用身邊生活中的事例來(lái)引出課題，并形象地說(shuō)明計(jì)算思維的實(shí)用性。

上述教學(xué)環(huán)節(jié)以生活中常見(jiàn)的“導(dǎo)航選路”為切入點(diǎn)，引出本節(jié)課的主題——算法的概念，整個(gè)環(huán)節(jié)緊扣生活實(shí)際，將課本內(nèi)容生活化，讓學(xué)生從生活中直接獲取經(jīng)驗(yàn)，并使其體會(huì)到計(jì)算思維在解決實(shí)際生活問(wèn)題時(shí)的實(shí)用性和重要性。

三、在發(fā)現(xiàn)式教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力

發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者的事情，學(xué)習(xí)的過(guò)程是學(xué)習(xí)者通過(guò)已學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)主動(dòng)認(rèn)知的過(guò)程?；谟?jì)算思維培養(yǎng)的發(fā)現(xiàn)式教學(xué)是將計(jì)算思維貫穿于整堂課，滲透到所有的教學(xué)環(huán)節(jié)中，主張學(xué)生獨(dú)立思考、自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、自己解決問(wèn)題并得出結(jié)論的一種教學(xué)方法。它摒棄以往的講授式教學(xué)方式，主張學(xué)生通過(guò)仔細(xì)觀察，利用外部環(huán)境進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)。學(xué)生在教師的引導(dǎo)和啟發(fā)下，結(jié)合計(jì)算思維去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、解決問(wèn)題，并將這種思維方式內(nèi)化于心，潛移默化地運(yùn)用在實(shí)際生活和學(xué)習(xí)中。

下面通過(guò)實(shí)際教學(xué)中的一個(gè)案例來(lái)闡述如何通過(guò)發(fā)現(xiàn)式教學(xué)提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

[教學(xué)章節(jié)]蘇教版信息技術(shù)八年級(jí)第1章第3節(jié)第2課時(shí)《引導(dǎo)層》。

[教學(xué)環(huán)節(jié)1]情境導(dǎo)入。

[教師活動(dòng)]對(duì)學(xué)生說(shuō)：請(qǐng)同學(xué)們分別打開“蘋果垂直掉落”動(dòng)畫和“憤怒的小鳥”游戲視頻，對(duì)比兩個(gè)動(dòng)畫中對(duì)象運(yùn)動(dòng)的軌跡，你們發(fā)現(xiàn)了什么？

[學(xué)生活動(dòng)]仔細(xì)觀察兩個(gè)動(dòng)畫，尋找兩種不同的運(yùn)動(dòng)方式，回答出直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)。

[教師活動(dòng)]對(duì)學(xué)生說(shuō)：對(duì)，在前面幾節(jié)課中，我們介紹了制作直線運(yùn)動(dòng)的方法，但是在現(xiàn)實(shí)生活中，不可能所有的物體都做直線運(yùn)動(dòng)，剛才大家看到的第二個(gè)動(dòng)畫視頻中的小鳥，就是沿著曲線運(yùn)動(dòng)而繞過(guò)障礙物的。那么曲線運(yùn)動(dòng)是如何產(chǎn)生的？曲線運(yùn)動(dòng)是沿著什么樣的路徑展開的？曲線運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)有無(wú)聯(lián)系？

[學(xué)生活動(dòng)]思考曲線運(yùn)動(dòng)路徑展開后的狀態(tài)，結(jié)合課本和學(xué)案，探索并發(fā)現(xiàn)解決方案。

[設(shè)計(jì)意圖]讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)和啟發(fā)下，通過(guò)自身的觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，并嘗試使用仿真解決抽象問(wèn)題及轉(zhuǎn)化任務(wù)的計(jì)算思維來(lái)解決問(wèn)題。

[教學(xué)環(huán)節(jié)2]自主探究。

[教師活動(dòng)]準(zhǔn)備一根繩子，先拉直，然后讓一個(gè)學(xué)生拉動(dòng)繩子上的某個(gè)點(diǎn)，再讓這個(gè)學(xué)生拉動(dòng)繩子上的多個(gè)點(diǎn)，請(qǐng)學(xué)生們觀察這一現(xiàn)象，說(shuō)出自己發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，并思考如何在Flash軟件中實(shí)現(xiàn)曲線運(yùn)動(dòng)。

[學(xué)生活動(dòng)]仔細(xì)觀察并說(shuō)出所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律：假設(shè)繩子上有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)，任意拉一點(diǎn)到直線之外，實(shí)現(xiàn)折線效果，如果連續(xù)拉動(dòng)多個(gè)點(diǎn)到直線外，就實(shí)現(xiàn)了曲線效果，其實(shí)每個(gè)點(diǎn)相當(dāng)于動(dòng)畫中的每個(gè)幀，通過(guò)連續(xù)幀的方式可以將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲線運(yùn)動(dòng)，可以采用補(bǔ)間動(dòng)畫來(lái)實(shí)現(xiàn)。

[設(shè)計(jì)意圖]使學(xué)生在觀察發(fā)現(xiàn)中真正體會(huì)到遞推算法思想在動(dòng)畫制作過(guò)程中的運(yùn)用。

以上這兩個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)采用了將發(fā)現(xiàn)式教學(xué)和計(jì)算思維相結(jié)合的教學(xué)方法。在教師適時(shí)合理的引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，積極思考并尋找規(guī)律，先利用分解和抽象的計(jì)算思維將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，再利用遞推的計(jì)算思維將任務(wù)轉(zhuǎn)化，最終突破難點(diǎn)，解決問(wèn)題。

計(jì)算思維的提出順應(yīng)了信息社會(huì)的需求，但其培養(yǎng)不是一蹴而就的，而是一個(gè)循序漸進(jìn)的持久的過(guò)程。信息技術(shù)教師應(yīng)緊密結(jié)合教學(xué)實(shí)際，將計(jì)算思維的相關(guān)方法滲透到教學(xué)中的每個(gè)環(huán)節(jié)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的目標(biāo)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）：33-35.

[2]? 鐘柏昌，李藝.計(jì)算思維的科學(xué)涵義與社會(huì)價(jià)值解析[J].江漢學(xué)術(shù)，2016（2）：88-97.

（責(zé)任編輯? ? 周侯辰）