基于計算思維培養的初中信息技術教學實踐

劉帥

【內容摘要】本文就計算思維的相關理論指導下，以初中新課標與義務教育課程的相關標準為例，對于當下初中教學實踐的真實需要相結合，促使初中生在計算機思維培養過程中實踐與實施操作相結合，直觀與抽象相結合，創新性與系統性相結合的教學策略，積極構建計算機思維任務驅動式教學模式，參照程序的循環機構為教學案例進行探究，以望參考。

【關鍵詞】計算思維 初中信息技術教學 程序的循環

應用計算機學科的一些基本概念去針對一些問題進行求解、設計系統以及對人類的行為進行分析就是所謂的計算機思維，其中包括一些涵蓋計算機學科的一些較為廣泛的思維活動，是一種十分良好的行為習慣以及能力表現。計算思維希望人們不再單一的在計算思維的定義中投入太多的經歷，更希望人們在計算思維的應用中投入精力，真正借助計算機思維在實際的生產生活中進行技術的創新，促使我國科學技術得到全面的發展。其次，抽象、設計、自動化、通信以及評估等層次概念也是計算機思維的核心，而對于初中階段的學生而言，為了能夠真正實現對其計算機思維的培養，在開展教學的過程中應當充分結合具體的問題，科學的應用計算機算法，深入的分析各種問題，充分保障解決方案的有效性，明確問題的特點，真正建立一個完善的模型，在其他的問題中也充分的貫徹落實。

一、計算思維培養的意義

1.有利于提升利用計算機技術解決問題的能力

伴隨著我國計算機技術的快速發展，當下人們生活的每一個領域中計算機都有著十分廣泛的應用，因此從小引導學生形成利用計算機分析以及解決各種問題的能力有著十分重要的現實意義[1]。我國教育改革曾明確地指出，要真正鼓勵學生利用信息技術手段自主地進行學習、主動學習以及合作學習，引導學生形成良好的信息技術學習習慣，對學生的興趣特長進行發展，充分保障教學質量能夠得到有效的提升。

2.有利于培養學生的抽象思維能力

計算機思維的核心就是抽象與自動化，甚至在某種程度上這也與計算機的工作原理相迎合。我國教育部門曾明確地提出，小學階段的教學重點在于感性的了解計算機，而真正對學生進行計算機原理教學以及初步設計的重要階段是初中，通過各種有效的教學促使學生能夠真正利用計算機解決一些實際性的問題，保障學生真正養成良好的抽象思維，逐漸學會從一些事情中對事物的本質與規律進行總結。

3.有利于提升學生的創造力與創新能力

培養學生良好高的計算機思維能夠確保學生的創造力得到充分的提升。例如在進行多媒體課程制作的過程中，利用計算機軟件以及硬件能夠編輯各種風格各異聲音的和聲，完成任何聲音的創作性制作。通過計算機思維對聲音合成的過程以及音樂制作的過程進行了解，能夠保障學生充分認識到聲音的物理特性以及其在計算機中的應用，而這整個過程就是學生創新能力以及創造能力形成的過程。在我國，也曾經有學者提出培養學生的計算機思維在本質上就是塑造學生的思維習慣，將計算機科學家思考問題的習慣賦予學生。而在美國，有學者認為，計算機思維教育應當貫穿在每一所學校的每一節課堂教學中，教師在開展教學的過程中應當有意識的引導學生在解決問題時應用計算機思維。因此，在開展實際教學的過程中，信息技術教師應當積極的應用計算機思維對學生的創新能力以及創造能力進行有效的培養。

二、計算思維的培養策略

1.操作與實踐相結合

操作性是初中信息技術教學的重要特點之一，同時也是新課程教學改革下全新的教學目標。我國教育部門曾明確地指出，在針對學生開展教學的過程中，要形成利用信息技術手段保障學生生活中的實際問題能夠得到有效的解決。例如在進行Excel教學的過程中，教師應當我積極地將Excel的特征與生活中的實際例子相結合，鼓勵學生通過自己的學習逐漸的掌握解決問題的技巧。教師可以利用考試后各個科目的成績數據處理為案例開展教學，組織學生進行實際操作，確保學生能夠更加鞏固的掌握自身的知識，更要鍛煉學生的學習能力，培養學生的思維能力。

2.抽象與直觀相結合

在開展實際教學的過程中，教師應當充分地意識到初中生正處于具體的感官思維向著抽象的思維方式轉變的重要階段，而對于計算機思維的培養而言這也是一個很好的時期。在實際教學的過程中，教師應當充分利用一些學生容易明白的直觀現象了解相關的知識原理，循序漸進地向著模型化、抽象畫以及原理化的方向轉變。例如，在進行計算機原理的教學過程中，由于計算機所采用的二進制編碼只認“0”和“1”，這對于初中生而言，要深刻的了解還有一定的難度。因此，筆者利用一組小電燈的點亮與熄滅來將二進制的概念引出;隨后在利用學生已經充分掌握的10進制概念知識進行教學，將二進制與十進制兩者之間進行比較，讓學生自己發現哪種方式更加地簡單。在課堂教學最后，集合當時的歷史因素，對為什么采用二級制的方式來解決問題進行闡述，以此保障學生更加直觀、簡單地對抽象的原理進行了解。

3.實踐與創新相結合

現階段，我國一些學校已經開始增設機器人制作體驗的課程，同時也是初中生信息素養發展的一大助力，真正體現“用中學”的一個實踐操作教學目標[4]。采用這種機器人制作體驗課程，學生對于軟件知識與硬件搭配之間的綜合理解、運用與創新研究研究更加明確。在筆者的教學生涯中，在開展實際教學的過程中，筆者曾多次參照比賽的規則去引導學生自主的搭建不同功能的機器人，并且積極的鼓勵學生去參與比賽。在參與比賽的過程中，培養了學生的自主創新能力，學生需要以比賽的規則為準去設計機器人的結構，并且要反復調試不同結構的機器人，嚴格的測試機器人的各項功能是否正常。在這個過程中，學生應用計算機思維去解決和應對問題的過程能夠被有效的體現出來，是一種能夠有效培養學生思維能力以及創造能力的教學方式。

三、計算思維教學模式構建與實施案例

早在計算機發明出來之前就已經有了計算思維，只是因為當時大家并沒有充分地意識到而已，當下每個人的生活當中已經開始廣泛地普及計算機，很多專家以及學者才開始真正的重視與關注計算思維。筆者結合多年的教學經驗，構建了基于計算思維的任務驅動式教學模式，并以《程序設計初步》中的《程序的循環結構》一課為例開展教學。

筆者在開展教學過程中充分結合教材，有效的結合各種現實的生活經驗為學生創設一個良好的教學環境。例如，筆者以“學生在的長跑比賽中繞操場5周完成1000米比賽，若需要使用程序設計中的循環結構解決，應當怎樣操作？”在這種問題教學背景下，學生對循環的概念也開始逐步的明確。對于未完成的任務而言，學生下一圈的起點就是上一圈的重點，循環初值與終值的概念也初步確立，在這種良好的教學環境下學生的學習質量能夠得到充分的提升。學生每完成一圈就需要計算圈數，確立了循環體步長值的概念。

在明確以上概念的基礎上，引導學生采用For-Next語句中格式，對語句的含義進行講解。通過對以上問題進行分析并將其套入VB循環結構格式中。出現了以下的代碼：

Private Sub Command1-Click（ ）

S=0

I=1

For i= 1 To 5 Step 1

S=s+200

Next i

Print“恭喜您跑了”;i-1;“圈”;“一共”;s;“米”

End Sub

針對如何把生活中的循環問題用計算機程序的循環結構解決表達模型、方式方法進行總結，最后在利用圖表法逐層地對程序是如何在循環體內的循環次數進行解釋，并且明確計算機怎樣滿足條件來結束循環，這也是循環語句教學的重點與難點，引導學生弄懂循環語句的整個流程，以此保障學生從具體的問題中形成一個抽象思維。

計算機思維的訓練，不可能從一個兩個簡單的例子中就能夠充分解決，這個過程其實在本質上就是從易到難的過程，更是一般問題向抽象模型進行總結與歸納的過程。其次，該過程也是一個循環螺旋上升的過程。例如在大多數的循環語句結構匯總，STEP步長值可以是正數也可以是復數，甚至還可以忽略不計，要針對情況的不同進行具體化的研究。因此，再開展教學的過程中可以讓學生1+2+3......+100進行正向累計，也可以讓學生從100+99+98.....+1反向累計，在教學過程中通過這兩種方式，正反的過程促使學生真正明白循環語句的計算過程雖然是相反的，但是其計算原理歸根結底都是一樣的，每一次都應當具體到抽象，通過這樣的訓練方式能充分保障學生對所學的內容進行充分的掌握，結合教師大量的實際訓練，學生的計算思維才能夠真正得到有效的培養。

計算機思維與“算寫讀”在某種程度上有著同樣的重要性，正如相關專家所說的，計算機思維不僅僅是一種基本的技能，并且計算機思維的培養也不是一朝一起就是能夠見效的，需要一個長期訓練的過程才能夠真正形成。對于初中生而言，計算機思維就像是一顆剛剛發芽的中名字，這顆種子能夠促使學生創造力得以有效的提升，充分保障學生在面對各種為題的情況下都能夠采用不同的角度以及不同的思維去看待問題，進行更加有效地解決問題。

結語

總而言之，計算思維有著十分重要的意義，其僅僅屬于計算機學家，更應當是我們每一個人的基本技能。要培養學生的計算思維并不是一朝一夕的事情，而需要一個循序漸進的過程針對學生進行大量的培養。學生開始形成抽象思維的初中階段是培養計算思維的最佳時期。對于初中生而言，計算思維就像一顆剛剛發芽的種子，把這顆種子埋在學生知識的土壤中，讓其能夠在學生未來的學習過程中慢慢的成長，最終真正保障學生形成良好的計算思維。

【參考文獻】

[1]黃華林.基于計算思維培養的初中信息技術教學實踐探究——以《程序的循環結構》為例[J].教育信息技術，2019（12）：56-59.

[2]荊曉虹.基于計算思維培養的"做中學"教學模式探究——以高中信息技術《表格信息加工》一課為例[J].中國信息技術教育，2016（1）：35-37.

[3]李應聰.基于計算思維的問題求解教學模式構建與探究——以初中信息技術圖像采集為例[J].中國現代教育裝備，2017（20）：49-52.

[4]陳毅軍.算法和程序設計中基于Scratch軟件的教學方法策略研究——以《循環結構》項目學習為例[J].新教育時代電子雜志（學生版），2019（47）：1.

（作者單位：山東省濟寧市汶上縣第一實驗中學）