淺談信息技術學科核心素養視域下計算思維的培養

齊長富

摘要：計算思維是信息技術學科核心素養的其核心及關鍵，它在一定程度上決定了信息技術學科核心素養的發展質量。計算思維是信息技術知識、信息技術能力發展的更高層次，是信息技術學科育人價值的較高追求，所以，在教學實踐中必須強調計算思維在信息技術學科核心素養體系中的重要性、價值性和根本性。本文結合自身在信息技術課堂教學中的一些實踐，淺薄地談談核心素養視域下計算思維的培養。

關鍵詞：學科核心素養;信息技術;計算思維

核心素養是學生應具備的，能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。高中信息技術學科核心素養系統由信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任4個核心要素構成，緊緊圍繞“人與技術”、“人、技術、問題解決”、“人、技術、社會”的關系而展開，該系統的核心及關鍵要素是計算思維，影響著其他3個要素發展的質量[1]。由此可見，計算思維的培養情況在一定程度上決定學科核心素養發展優劣，其重要性、價值性、根本性不言而喻。所以，在教學過程中必須強調計算思維的培養。計算思維是通過運用計算機知識，發現問題內在規律，找到解決現實問題的思維方法。計算思維表現為解決問題過程中的形式化、模型化、自動化、系統化[2]。因此，在教學過程中要從計算思維的內涵和表現出發，找到合適的方法培養學生的計算思維。

以下結合本人在高中信息技術2019教科版必修一數據與計算模塊的課堂教學實踐，談幾點關于培養學生計算思維的粗淺認識：

1.著眼于最近發展區，充分挖掘學生已有經驗和認知水平

根據維果斯基的“最近發展區”理論，在教學過程中，要著眼于學生獨立活動時所能達到解決問題的現有水平和通過學習獲得潛力而可能達到的發展水平之間的差異，并為學生提供合適的學習內容，讓學生能夠發展并超越現有水平。

例如，在通過使用numpy、matplotlib外部庫繪制數學函數曲線來了解計算機中描點繪制圖像的基本原理，掌握python繪制圖像的基本方法時，從學生已有的經驗和水平出發，以使用紙筆描點繪制一次函數y=kx+b（k，b為常數，k！=0）和三角函數y=sin（x）圖像的方法為基礎，在課堂教學中將已有的經驗和方法類比到利用計算機繪制函數圖像中，讓學生在接受教師細致地類比講解和演示之后，對numpy、matplotlib模塊有較好地掌握，從而達到期望水平。

2.游戲激趣，發展計算思維

為了培養學生的計算思維，教師在信息技術課堂教學中就要鼓勵學生多思考、多計算、多設計算法，通過不同的活動來活躍學生的思維，促進學生思維發展，進而在積極地觀察、分析、比較、總結中形成自己的理解和有效方法。

例如，在《做出判斷的分支》一課中，我引入同學們所熟悉的“石頭、剪刀、布”游戲，通過游戲體驗，觀察和理解多分支結構的特點，在趣味性和理論性都得到提高的同時，掌握多分支結構的原理就變得容易了許多。學生在分析和羅列所有不同的情況中，計算思維得到了培養和提升。

3.發揮跨科學教學優勢，助力培養計算思維

邏輯運算是學生在學習信息技術的一個重點和難點，邏輯判斷是學習while循環、多條件語句的一個必備的基礎知識。在教學中，將數學中的“命題”相關知識、數列、物理中的電路知識等引入到信息技術教學中，幫助學生找到知識間的相互聯系，加深理解，從而更好地學習和掌握信息技術知識，提升計算思維。

例如：Python中邏輯運算符and、or、not在功能上相當于物理課中的電路。and運算符等同于電路串聯，開關都閉合，則燈才會亮;or運算符等同于電路并聯，只要有一個開關閉合，燈就會亮;not運算符等同于對電路短接，如果開關閉合，燈就會滅。通過教學發現，把電路知識拿來理解邏輯運算，會讓邏輯運算變得簡單。

4.力求問題解決方法多元化，深化計算思維

計算思維涵蓋的內容在廣度和深度上都有較高要求。既要有基本的算法思維，也要有抽象思維、更要有開放性、立體化的發散思維[3]。因此，教師在課堂中應該放低心態、放慢速度，多一些啟發引導，多一些耐心和鼓勵，真正做到“道而弗牽，強而弗抑，開而弗達”。在啟發誘導學生找到盡可能多的方法中，提升學生解決問題的多元化思維和創造力，深化計算思維。

例如，利用python編程求解1到100所有自然數之和，求解方法總的方向有三個以上，另外循環體的確定也可不同。如下面給出三種基本參考形式。

5.深其深，淺其淺，分層施教，促進計算思維飛躍

不同層次學生在認知結構、學習風格、思維發展水平等方面存在差異，確立不同的學習目標，選取不同的教學內容，采用不同的教學方法，既照顧了優秀學生的營養不良現象，也緩解了一般學生消化不良的癥狀。做到深其深，淺其淺，分層施教，讓不同層次的學生都能有所收獲;同時，在分層評價方面也要尊重量力原則。

例如，在《周而復始的循環》一課中，循環嵌套（P39）作為拓展內容，往往被教師們舍棄。對于部分優秀學生來說，掌握嵌套循環卻是計算思維提升的重要飛躍。因此，我教學設施過程中保留該內容，為不占用課時，就拋出了幾個探究問題，通過個別化指導的方式進行差異化教學。探究提示如下：

●兩個變量的變化過程是怎樣的？

●變量j的取值范圍為什么不寫成range（1，10）？

●使用format（）函數，想達到什么輸出效果？

●format（）函數與格式化輸出有何不同？

●教材給出的代碼并不完美，請修改代碼使運行結果變成我們所熟悉的乘法口訣表;

●學習參考：https：//blog.csdn.net/

綜上所述，在今后的教學和研究中，信息技術教師應努力提升專業知識，在與同行的交流中，以期能夠科學地、有效地培養學生的計算思維，提升學生信息技術學科核心素養，提高信息技術教學質量，為國家培養更多的人才。

參考文獻：

[1] 郭飛翔. 新課程核心素養指導下的高中信息技術教學中培養學生計算思維的有效方法[J]. 課程教育研究，2018（0）：129.

[2] 解月光，楊鑫，付海東. 高中學生信息技術學科核心素養的描述與分級[J]. 中國電化教育，2017（5）：8-14. DOI：10.3969/j.issn.1006-9860.2017.05.002.

[3] 鄒臘梅，龔向堅. 基于計算思維的程序設計類課程教學改革[J]. 課程教育研究，2016（1）：224-224. DOI：10.3969/j.issn.2095-3089.2016.01.231.

新疆生產建設兵團第七師高級中學 833200