例談初中信息技術(shù)教學(xué)中計算思維培養(yǎng)策略研究

梁玉芳

摘 要：隨著學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的提出，學(xué)科核心素養(yǎng)已成為當前學(xué)校、教師重點關(guān)注并研究的課題。信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包括了“信息意識”“計算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)”和“信息責(zé)任”四個方面，目前，“計算思維”已經(jīng)成為信息技術(shù)課程中核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一個重要維度。對于學(xué)生來說，計算思維的培養(yǎng)已經(jīng)到了刻不容緩的地步。文章以蘇教版初中信息技術(shù)八年級《算法及算法的描述》一課為例，從計算思維的四個要素方面談一談在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中培養(yǎng)計算思維的策略與方法，從而提升學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：初中信息技術(shù);計算思維;核心素養(yǎng);算法

一、 引言

在信息化高速發(fā)展的今天，國內(nèi)外對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)日趨重視。“計算思維”是信息技術(shù)核心素養(yǎng)之一，它最早是由周以真教授在計算機權(quán)威期刊提出的，是指運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法形成解決問題方案的過程中所包含的一系列思維活動。她認為“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，計算思維是人類求解問題的一條途徑，可以是各種學(xué)科的，也可以是生活中的問題。”《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要》明確提出計算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是解決問題的基礎(chǔ)能力之一，是學(xué)生必須掌握的最基本的思維方式。作為一名信息技術(shù)教師，如何在教學(xué)中貫穿計算思維的培養(yǎng)，如何提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，這就需要我們在進行教學(xué)設(shè)計時將“計算思維”滲透到每一個教學(xué)環(huán)節(jié)中，文章以蘇教版《算法與算法的描述》一課為例，從分解思維、算法思維、抽象思維、概括思維四個方面談?wù)動嬎闼季S培養(yǎng)的幾個策略。

二、 創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，訓(xùn)練分解思維

現(xiàn)實生活中有很多問題，如何解決現(xiàn)實問題呢？可以有很多思路，這種思路就是計算思維，計算思維本質(zhì)上是一種使用科學(xué)工具進行高效解決問題的方法，它不是知識和工具本身，而是抽象模擬以尋求問題解決最優(yōu)化方案的系統(tǒng)過程。而分解問題是解決復(fù)雜問題的好方法，分解就是把大問題拆成小問題，把復(fù)雜問題拆解成簡單問題，把新問題拆成老問題，這樣有助于將復(fù)雜的沒有頭緒的問題分割為較小的容易解決的幾個步驟完成。

創(chuàng)設(shè)情境是教學(xué)設(shè)計中比較重要的一個環(huán)節(jié)，好的情境有利于學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，在本節(jié)課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，筆者用《起跑線》電影中的片段來創(chuàng)設(shè)情境，引出抽簽程序，再通過對傳統(tǒng)抽簽過程的分析，得出解決問題的幾個步驟，引出算法的概念，并揭示課題。教師利用生活化的情境，提出問題，讓學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題，老師通過提問引導(dǎo)學(xué)生分析問題并將大問題分解成小問題從而得出解決問題的辦法。

教學(xué)片段1：創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

師：大家都看過《起跑線》這部電影嗎？這部電影講述了一對中產(chǎn)階級夫婦為了讓孩子能夠從小就獲得最好的教育，走上人生巔峰而絞盡腦汁擇校的故事，我們來看其中一個片段。（播放視頻）

師：這段視頻中通過什么樣的方式讓貧窮的孩子能夠進入名校？生：抽簽。

師：傳統(tǒng)的抽簽和電腦抽簽比較，你更傾向于哪個？為什么？

師：今天我們就來編寫一個抽簽程序隨機派法。

教學(xué)片段2：分解問題，揭示課題

師：雖然電腦程序抽簽效率高，速度快，但是與傳統(tǒng)抽簽比較，其過程是相似的，請一位同學(xué)上來模擬演示抽簽過程，其他同學(xué)思考，用語言描述抽簽過程。（語言簡潔）

生：第一步：輸入名單;第二步：進行抽簽;第三步：輸出結(jié)果。

師：我們把這些可操作的步驟，稱為解決抽簽問題的一個算法，所以什么是算法？請你概括。

師生總結(jié)：算法是解決問題的方法和步驟，今天這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)算法與算法的描述。

該教學(xué)片段中把抽簽程序的大問題分解成了簡單的學(xué)習(xí)任務(wù)，抽象為“輸入名單—進行抽簽—輸出結(jié)果”的過程。

分解問題是解決問題的一個重要方法，也是計算思維的一種。周以真教授將計算思維描述為“關(guān)于對抽象的自動化處理”，那么，在信息技術(shù)學(xué)習(xí)的過程中通過分析問題培養(yǎng)學(xué)生“抽象”的意識能力，就是為發(fā)展計算思維，培養(yǎng)數(shù)字創(chuàng)新能力打下了基礎(chǔ)。

三、 分析問題，繪制流程圖，培養(yǎng)算法思維

算法思維是計算思維的核心。那什么是算法，在這一課的概念中就提到，算法是解決問題的方法和步驟，最經(jīng)典的理解算法概念的就是“狼、羊、菜過河”的小游戲，狼、羊、菜要過河，獵人一次只能帶一樣過河，狼和羊、羊和菜不能同處，學(xué)生可以通過玩游戲的方式多次嘗試，最終發(fā)現(xiàn)狼和菜可以共存的特性，找出最終的方法，每一種方法的嘗試就是算法思維能力提高的過程，方法有多種，每一種方法將它完整的寫出步驟，即為一種算法，在這節(jié)課中，筆者是如何讓學(xué)生理解算法的概念的呢？

以生活中最簡單的例子“燒水泡茶”為例，假如要喝一杯茶有以下幾個步驟：A燒水、B找茶葉、C洗涮茶具、D沏茶，你是如何安排呢？學(xué)生可以得出如下兩種方法：

第一步：燒水;

第二步：水燒開后，洗刷茶具，拿茶葉;

第三步：沏茶。

第一步：燒水;

第二步：燒水過程中，洗刷茶具，拿茶葉;

第三步：水燒開后沏茶。

兩種解決問題的步驟就是兩種算法，可以明顯地看出第二種算法的效率更高，在解決同一個問題時可以使用不同的算法，要盡量使用設(shè)計簡單，高效的算法來解決問題，算法的優(yōu)劣直接影響所編程序的質(zhì)量，算法是一個程序的靈魂，所以在解決問題的過程中要不斷訓(xùn)練學(xué)生的算法思維。除了用自然語言來描述算法外，還可以用流程圖來表示算法，其比自然語言更有優(yōu)勢：邏輯思維更清晰，不易產(chǎn)生歧義。繪制流程圖的軟件有很多，個人認為畫程不錯，以本課為例，如果要制作抽簽程序，我們可以用繪制流程圖的方法，通過不斷完善程序引出算法的三種結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)，這種層層遞進，層層剝解的方式，引導(dǎo)學(xué)生不停地思考，能夠訓(xùn)練學(xué)生的算法思維。