以發現式課堂培養初中生計算思維的實踐研究

李演祺

摘要：計算思維的概念進入教育領域，以學科素養為核心的課堂教學開始培養學生適應現代社會需求的計算思維能力。通過程序語言教學的發現式課堂學習模式的實踐，探索信息技術課堂上培養初中生計算思維的教學模式的構建方式。通過實踐，嘗試在信息技術課堂上推動學生核心素養的培養。

關鍵字：計算思維 信息技術 發現式課堂

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

一、什么是計算思維

在信息技術高中課程標準修訂后，明確了信息技術學科的核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任等四個核心內容。計算思維現如今已經成為教育界關注的重點。

對于計算思維的定義，大家最熟悉和認可的就是周以真教授提出的概念：計算思維是人類求解問題的一條途徑。[1]計算思維不單單是指計算機處理數據的思維方式，同時也表示著我們進行計算時的思維方式。我們的計算思維，就是在學習計算機邏輯算法的基礎上，利用相似的流程去剖析、簡化、處理實際問題，把一個看來困難的問題重新闡述成一個我們知道怎么解的問題。[1]這些問題對于初中生而言，可以是數學算數、物理原理等學科知識，也可以是日程安排、節約經濟、優質消費等生活知識。

二、為什么要培養初中生計算思維

有人可能覺得對于初中生而言，學習數學就足夠了，計算思維的培養并不重要，這樣的觀點肯定是錯誤的。單以初中生上學方式為例，除了計算時間以外，還要考慮交通工具，行進線路等，這些想法就已經超過數學的范疇了。當去考慮各種交通工具花費的時間、金錢、人力等問題，我們就在使用計算思維的分解、簡化，把一個大問題分成多個小問題去考慮。當我們綜合得出自己上學方式的最佳選擇的時候，我們就在通過計算機的“遞歸”思想實現設計的最優解。當我們考慮遇到暴雨等惡劣天氣時的上學方式，我們就在計算思維中“冗余”的引導下，在最壞的情況下進行預防、保護，做到對未來的一種“預設”。

初中生正處于從小學階段的形象思維到高中階段的抽象思維的過渡過程中，所以此時就應該抓緊時間培養其計算思維的能力，讓他們能自我分析、解決問題。

三、如何培養初中生計算思維

1、自主學習的準備充足

要讓學生通過獨立的思考來鍛煉思維能力，首先要讓學生能自主學習。我們要給學生自主學習的權利，營造良好的學習氛圍，準備豐富的學習資料，便利的學習工具。因此教師在課堂上不需要有太多知識點的介紹，盡量起一個學習監督的作用，管控學習氛圍，引導學生去使用教材、學案、課件、微課、網絡等方式自主學習。

以程序學習中的“查找水仙花數”一題為例，我們首先要讓學生知道什么是“水仙花數”。所以在學生進行算法思考之前，就要有資料告訴學生，“水仙花數”是指一個三位數，其個位、十位、百位的數字的立方和等于該數本身。甚至，為了讓學生能更好的理解“水仙花數”的概念，我們可以給出具體例子：如153是“水仙花數”，因為153 = 13 + 53 + 33。

當然，我們還可以給出程序代碼的知識資料，比如數學算法的語法、程序結構的語法等。雖然這節課之前學生已經學習過了，但是難免有學生沒有掌握這些程序語法知識點。上述都是學生解決問題的認知基礎。

讓學生有氛圍學，有內容學，有工具學，從而有氛圍思考，有認知思考，有方法思考。沒有氛圍和認知的基礎，學生無法進行思考探究。教師的監督和引導在一定程度上可以減少學生的自學道路的波折，進行有意義的思維活動。

2、引導路線的設計巧妙

教師的引導在學生思考時尤其重要。一般在教學過程中為了讓學生完成探究，會通過設問的方式，用一連串的小問題層層遞進地讓學生不斷深入學習。

以程序學習中的“輸出1-100的所有質數”一題為例，首先要引導學生去分析問題：我們要做什么？——輸出數、都是質數、這些數在1-100之間。分析問題時要先抓住問題的關鍵。先問：質數的條件是什么？然后問：如何判斷是質數？再問：怎么去找1-100的所有質數？這樣，學生自然而然就根據教師拋出的問題就已經進入先分析問題、再思考算法中。當然，不是一開始的時候我們就要把所有的問題一下子拋出來，我們可以再準備更多、更具體的問題或提示，適應不同層次的學生，在不同時間提出來。比如：用什么算法、有無判斷、需不需要循環等。

要提升學生的計算思維，要讓學生習慣分析問題、思考算法、解決問題。這個過程就是依靠巧妙的引導、設問實現的。引導的多少、問題的難易都需要教師根據課程內容、學生情況調整。

3、課堂評價的激勵優先

學生在獨立自學、思考并解決問題的活動中，需要充分發揮主觀能動性和積極性。所以，教師要在課堂評價中，多表揚、多鼓勵學生。

傳統課堂教學中，學生在教師的上課節奏中接受新知識、學習新技能，學習的進度由教師把控。這樣的情況，尚且需要教師通過獎懲等評價方式來調動學生的學習積極性，那學生自主學習、自主思考、自主探究的發現式課堂就更需要調動學生的學習積極性。自學的觀能動性極大，如果學生情緒不佳、多次遭遇挫折失敗，是很容易放棄學習的。而且自學時學生負面情緒較多，如果再進行批評，可能會完全打消學生學習的念頭。所以課堂評價要以激勵優先，我們要在學生學習思考中，給學生支持;在學生解決問題后，給學生肯定。這些都可以激發學生內在的學習動機，在過程中學生不僅收獲成功的喜悅，擁有突破困難的勇氣和恒心，還能達到獲更好的學習效果，提高學習的興趣。

解決問題的方法不止一種，要讓學生去探究其他的算法，甚至比較分析出“最優”的算法。這點成長的空間是要給學生的，這是提升計算思維能力的一個突破口。學習計算思維的最終意義，不僅是解決問題，而是能多方式解決問題，找到問題的“最優解”。

參考文獻

[1]周以真.計算思維[J].中國計算機學會通訊，2007，3（11）.

[2]胡潔. 高中信息技術課程核心素養研究[J]. 軟件導刊（教育技術）， 2019（10）.