計算思維在初中信息技術(shù)編程課程中的實踐探索

徐　忠

計算思維在初中信息技術(shù)編程課程中的實踐探索

徐忠

（江蘇省常州市金壇區(qū)華羅庚實驗學(xué)校,江蘇常州213000）

隨著社會經(jīng)濟不斷地發(fā)展，我國越發(fā)重視學(xué)生的計算思維。在新時代的背景下，我國信息技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，信息技術(shù)編程成為重要的教學(xué)內(nèi)容。計算思維在初中信息技術(shù)編程課程中起到了關(guān)鍵的作用，提高學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)，成為教學(xué)目標。文章將主要針對計算思維在初中信息技術(shù)編程課程中的實踐應(yīng)用進行深入分析，以此激發(fā)學(xué)生對其的興趣。

計算思維；初中生；信息技術(shù)編程；實踐

初中信息技術(shù)編程課程的實用性比較強，不同的編程軟件有著不同的版本，學(xué)生在學(xué)習(xí)課堂知識的同時，還需了解自己家電腦的系統(tǒng)。初中信息技術(shù)編程課程中包括了大量的圖片與文字庫，學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件時，可以直接觀看，對其產(chǎn)生興趣。

一、初中信息技術(shù)教學(xué)技術(shù)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)理念落后

在傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂上，教師大多都是采用“灌輸式”教育，為學(xué)生傳授相關(guān)知識，以“獨立模塊”為主，將學(xué)習(xí)活動劃分為不同板塊，這種教學(xué)模式過于死板。全班同學(xué)都是一個任務(wù)一個軟件，同樣的操作，會阻礙學(xué)生發(fā)展，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力。在課堂結(jié)束后，對信息技術(shù)的學(xué)習(xí)也就結(jié)束了，學(xué)生缺少課后練習(xí)，對于這一方面的意識較薄弱，教學(xué)效果比較低。

（二）教學(xué)水平低下

部分教師在初中信息技術(shù)課堂上，依然在采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)過于被動，課堂內(nèi)容枯燥，學(xué)生很難對其產(chǎn)生興趣，會在課堂上走神、瞌睡，這種教學(xué)方式完全不符合學(xué)生的身心發(fā)展特點，不利于提高課堂教學(xué)效果。教師為了趕進度，會忽略學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，不重視學(xué)生之間的差異，統(tǒng)一對學(xué)生進行管理。這種單一的教學(xué)模式，會阻礙學(xué)生發(fā)展，基礎(chǔ)好的學(xué)生得不到提升，基礎(chǔ)差的學(xué)生跟不上學(xué)習(xí)進度。當(dāng)前，信息技術(shù)教師仍在采用落后的教學(xué)手段，跟不上現(xiàn)代化社會的變化趨勢，未能熟練應(yīng)用先進的教學(xué)手段，導(dǎo)致教學(xué)水平低下。

二、計算思維在信息技術(shù)編程課程中的重要性

在新時代的背景下，我國計算機技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，改變了人們的生活方式。隨著現(xiàn)代社會對信息技術(shù)人才需求量的增加，軟件開發(fā)在不斷更新。在開展編程教學(xué)時，教師應(yīng)當(dāng)積極培養(yǎng)學(xué)生的編程思維，讓學(xué)生對計算機技術(shù)有全面的了解，培養(yǎng)學(xué)生的計算機思維，幫助其掌握編程規(guī)則。

三、計算思維在初中計算技術(shù)編程課程的應(yīng)用

（一）建構(gòu)模型培養(yǎng)簡約思維

開展信息技術(shù)編程課程的主要目的提高學(xué)生編程技能，在實際教學(xué)中，通過模型的方式為學(xué)生直觀展示，將自然語言轉(zhuǎn)化為計算機處理語言，整個過程比較抽象，教師在課堂上需要積極引入計算思維，導(dǎo)入真實的生活情境，幫助學(xué)生更好地理解其內(nèi)容。初中階段的學(xué)生思維能力還未發(fā)育成熟，之前沒有接觸過編程知識，教師需要結(jié)合學(xué)生的認知特點，基于學(xué)生的生活情境設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，明確任務(wù)目標。比如，在課堂開始前，教師為學(xué)生展示賽車的圖片，觀看賽車比賽，讓學(xué)生討論一下賽車的特點，結(jié)合編程運動對象的特點，建立思維基礎(chǔ)；研究智能車在行駛中會遇到的各種問題，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)編程的重要性，正確認識編程軟件程序與社會問題之間的關(guān)系；趁機引入智能汽車的設(shè)計，為學(xué)生提供解決問題的動力，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍；細化計算機的知識點，明確知識重點與難點，通過計算思維解決問題。在整個過程中，教師一定要尊重學(xué)生的個性化發(fā)展，規(guī)范引導(dǎo)，理順解決問題的思路，順利完成每一步的操作。

（二）以程序圖為基礎(chǔ)輔助學(xué)生學(xué)習(xí)

在學(xué)習(xí)程序軟件時，通過程序流程圖，讓學(xué)生直觀地了解其運作過程，構(gòu)建學(xué)習(xí)程序，加深對其的認識。教師要根據(jù)實際教學(xué)情況，從以下幾個方面開展革新：第一，針對抽象的問題，在解決問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，在大腦中構(gòu)建相應(yīng)的模型。第二，借助流程圖形成思維能力，構(gòu)建流程圖，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。在學(xué)習(xí)排版問題時，引入流程圖，對其進行動態(tài)分解，在分解過程中建立流程圖，加深理解，輔助學(xué)生完成課堂任務(wù)，提高其規(guī)劃能力。

（三）借助信息技術(shù)編程，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

在信息時代下，初中信息技術(shù)編程課程在不斷發(fā)生變化，編程軟件版本比較多，其功能指令在持續(xù)增加。教師通過板塊進行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，引入真實的計算機案例，跟上時代的發(fā)展趨勢，更新軟件版本，引導(dǎo)學(xué)生掌握指令的運用策略，加強對編程軟件的應(yīng)用，從抽象的知識轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w應(yīng)用。對比新舊版本，運用程序語言給學(xué)生提供充足的時間，研究版本之間的異同，通過不同的指令創(chuàng)造不同的東西，以此提高學(xué)生的技能運用水平。

（四）采用任務(wù)拓展教學(xué)方式提高學(xué)生的思維能力

任務(wù)拓展教學(xué)也被稱為任務(wù)驅(qū)動法，在任務(wù)驅(qū)動下能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)提供動力，讓學(xué)生主動參與軟件學(xué)習(xí)中。在信息技術(shù)課堂上，教師應(yīng)當(dāng)給予學(xué)生正確的指導(dǎo)，幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在思維上存在的不足，加大培養(yǎng)力度，彌補不足。教師可以通過任務(wù)拓展逐步加深學(xué)習(xí)難度，在設(shè)置任務(wù)時，以教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)生的認知規(guī)律，考慮學(xué)生是否能夠通過努力完成。在呈現(xiàn)任務(wù)的過程中，讓學(xué)生之間自主探討，完善計算思維。

（五）建模思想的實際應(yīng)用

在實踐應(yīng)用中，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中會遇到各種問題，這種問題僅靠重復(fù)的操作訓(xùn)練方式很難解決。比如，在學(xué)習(xí)電子表格復(fù)制這一內(nèi)容時，雖然之前教師有帶領(lǐng)學(xué)生進行相關(guān)技能的操作訓(xùn)練，但是在實際訓(xùn)練中，場景發(fā)生變化時學(xué)生會不知所措，不知道該怎樣使用復(fù)制工具解決問題。應(yīng)用建模思想能夠幫助學(xué)生了解內(nèi)在聯(lián)系，運用現(xiàn)有的模型解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，達到提高學(xué)生問題解決能力的目的。教師在實際教學(xué)中，一定要特別注意計算思維訓(xùn)練與信息技術(shù)作品制作的結(jié)合，在課堂上體現(xiàn)出計算思維的核心。例如，在學(xué)習(xí)同類軟件時，Word、Excel等辦公軟件的菜單中都會有保存、打開等功能，學(xué)生建立模型，在后期學(xué)習(xí)中遇到類似的軟件就能直接操作，解決學(xué)習(xí)中的問題。教師在信息技術(shù)課程項目教學(xué)的過程中，帶領(lǐng)學(xué)生從項目規(guī)劃到實施，完善知識結(jié)構(gòu)，能夠確保項目順利進行，通過項目活動建立實施過程的模型，達到最終的教學(xué)目的。

四、培養(yǎng)計算思維采用的教學(xué)策略

（一）用項目式教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生的計算思維

項目開發(fā)訓(xùn)練是編程學(xué)習(xí)的一項重要環(huán)節(jié)，在信息技術(shù)編程課程上帶領(lǐng)學(xué)生實踐，從中得到編程啟發(fā)，掌握編程技巧，可以提高學(xué)生的編程水平。教師在教學(xué)的過程中需要特別注意在項目式教學(xué)環(huán)境中對學(xué)生的培養(yǎng)，提高對計算思維的重視程度，明確教學(xué)目標，推動編程學(xué)習(xí)順利開展。例如，在課堂開始前，教師可以為學(xué)生準備一個現(xiàn)實編程項目，以小組為單位對項目進行開發(fā)研究，給學(xué)生布置相關(guān)的任務(wù)，讓學(xué)生在項目編程的過程中對其加以思考，小組合作共同克服困難，解決問題，能夠達到提高學(xué)生計算思維能力的目的。教師采用項目式教學(xué)方法需要為學(xué)生提供相應(yīng)的環(huán)境，幫助學(xué)生適應(yīng)編程氣氛，加入課堂活動中，運用課堂上學(xué)習(xí)到的知識解決問題，完成知識遷移，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）運用模式識別培養(yǎng)學(xué)生的計算思維

教師在為學(xué)生講解有關(guān)編程的知識時，一般都是按照教材內(nèi)容對學(xué)生進行編程講授，編程具有一定的抽象性，會涉及語法功能圖。初中階段的學(xué)生學(xué)習(xí)能力有限，很難正確理解教師講解的內(nèi)容，在學(xué)習(xí)編程時逐漸對其失去興趣，對培養(yǎng)計算思維極其不利。針對這種情況，編程教師可以選擇運用模式識別，激發(fā)學(xué)生對其編程的興趣，培養(yǎng)其計算思維，掌握語法功能圖等知識，降低學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生掌握課堂上抽象的編程知識。教師可為學(xué)生選擇一些具體的案例，尋找編程規(guī)律，對模塊進行識別，使學(xué)生對其產(chǎn)生好奇心，增加研究興趣。在學(xué)生形成編程思路以后，會積極地參與到編程實踐中，理解有關(guān)編程的知識。例如，在課堂上為學(xué)生提供已開發(fā)的游戲系統(tǒng)，為學(xué)生演示該系統(tǒng)的各個功能，經(jīng)過演示，學(xué)生會對其有一個基本的了解，調(diào)動系統(tǒng)代碼，按照模塊逐一展示。教師在講解結(jié)構(gòu)規(guī)律的同時理清功能項目的邏輯，讓學(xué)生學(xué)習(xí)使用方法，加強對其的訓(xùn)練，從而提高學(xué)生的計算思維。

（三）整合教學(xué)內(nèi)容

在課程實踐中，教師應(yīng)對計算機程序課程內(nèi)容進行優(yōu)化，整合理論教學(xué)內(nèi)容與實踐教學(xué)內(nèi)容，分析課外案例，通過其進行課內(nèi)教學(xué)指導(dǎo)，構(gòu)建相應(yīng)的特色課程教學(xué)體系。在前期教學(xué)中，教師應(yīng)介紹基礎(chǔ)理論知識與計算思維，制定思維訓(xùn)練方案，通過樹形分析方法引導(dǎo)學(xué)生解析相關(guān)的算法，加深學(xué)生對其的理解。教師可以在課堂開始前收集相關(guān)的資料，總結(jié)真實案例，解決學(xué)習(xí)中常見的問題，將計算機程序設(shè)計任務(wù)與教材內(nèi)容整合在一起，豐富教學(xué)內(nèi)容，對教學(xué)方式進行創(chuàng)新，重點培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，幫助學(xué)生掌握計算思維方法，增加理論知識儲備，提高實際操作能力。

（四）掌握基礎(chǔ)語法

在規(guī)定的課堂時間內(nèi)，學(xué)生必須掌握基本語法知識，解決程序語言問題，在學(xué)習(xí)中融入計算思維，為創(chuàng)新思維的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的條件。教師可選擇具有代表性的案例，挖掘其中的語法知識，從簡到深逐步增加學(xué)生學(xué)習(xí)難度。例如，在課堂上選擇使用過的案例，身體健康指數(shù)BIM、溫度轉(zhuǎn)換等，給學(xué)生提供實踐的機會，讓學(xué)生獨立完成編寫；對于稍微復(fù)雜的案例，可以采用修改錯誤的方式進行練習(xí)，鼓勵學(xué)生對解決方法進行創(chuàng)新，選擇不同的算法，增加體驗感，樹立學(xué)習(xí)自信，能夠培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。教師不能僅靠講解記憶抽象的概念，需要搭配案例，讓學(xué)生體驗到其應(yīng)用價值，通過案例進行理解，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力，解決實際遇到的問題。

（五）重視在線評測系統(tǒng)的應(yīng)用

在線評測系統(tǒng)主要用于對程序源代碼的自動評判，能夠在線編譯服務(wù)器的源代碼，生成相應(yīng)的可執(zhí)行文件，與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的測試數(shù)據(jù)輸出文件進行對比，判斷學(xué)生提交的程序是否正確，評測耗費內(nèi)存，記錄評測結(jié)果，返回給學(xué)生。除了源代碼評判外，還有用戶管理、題庫管理等功能。在線評測系統(tǒng)具有一定的嚴謹性，能夠?qū)崟r查看排名情況，激發(fā)學(xué)生的實踐自主性，同學(xué)之間進行討論交流，完成符合編程課程的實踐特點，能夠提高教學(xué)質(zhì)量。

（六）信息技術(shù)編程課程要樹立建模思想

經(jīng)過實踐可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會遇到各種問題，利用重復(fù)操作訓(xùn)練很難解決這一問題。例如，在學(xué)習(xí)電子表格復(fù)制這一內(nèi)容時，很多教師都會引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)練習(xí)，在后續(xù)學(xué)習(xí)中，場景發(fā)生變化，學(xué)生就不知道該如何操作進行復(fù)制。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)過于被動，無法掌握正確的操作方法。針對這一問題可以應(yīng)用建模思想，幫助學(xué)生尋找問題之間的聯(lián)系，掌握其中的規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生運用建模思想解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，以此提高學(xué)生的解題效率。在教學(xué)中，將計算機思維與信息技術(shù)作品制作結(jié)合在一起，體現(xiàn)計算機思維核心思想。例如，在學(xué)習(xí)Word、Excel等辦公軟件時，都會有保存、另存等功能，在后期學(xué)習(xí)時會遇到類似軟件，可以直接在腦海中建立計算機模型，解決學(xué)習(xí)過程中的難題。在設(shè)計信息技術(shù)項目時，帶領(lǐng)學(xué)生從項目設(shè)計到實施，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，對其進行完善，保證項目能夠順利完成，由學(xué)生親自參加，在腦海中建立項目活動實施模型。

（七）加強對技術(shù)文化內(nèi)涵的理解

近幾年，信息技術(shù)逐漸興起，對學(xué)生有著一定的吸引力，教師想要幫助學(xué)生深入理解，掌握技術(shù)發(fā)展趨勢，就必須引導(dǎo)學(xué)生快速進入學(xué)習(xí)狀態(tài)。在開展初中信息技術(shù)課程時，計算思維教育不能僅停留在工具使用層面，應(yīng)當(dāng)加強對學(xué)生的引導(dǎo)，理解計算技術(shù)知識原理，鍛煉學(xué)生的信息技術(shù)技能，將其與現(xiàn)實生活情境結(jié)合在一起，在接觸計算機概念時使其變得更加具體化。例如，在學(xué)習(xí)關(guān)于“文件存儲”這一內(nèi)容時，以故事的形式為學(xué)生講述，詳細介紹時代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程對存儲方式產(chǎn)生的影響，了解在不同環(huán)境下存在的差異。教師采用創(chuàng)設(shè)情境的方式，以教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，選擇相應(yīng)的存儲設(shè)備，貼近學(xué)生的生活，對提高學(xué)生的信息技術(shù)水平有著重要意義。

（八）積極采用數(shù)字技術(shù)

信息技術(shù)課程是將技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合為一體的學(xué)習(xí)方式，在實際學(xué)習(xí)中，應(yīng)當(dāng)將理論與實踐結(jié)合在一起，提高學(xué)生的技術(shù)運用能力，通過實踐掌握學(xué)習(xí)技術(shù)的方法。在信息技術(shù)課堂上，教師采用情境創(chuàng)設(shè)的方式，為學(xué)生設(shè)計相關(guān)的問題，讓學(xué)生在問題引導(dǎo)下走進學(xué)習(xí)情境，感受到學(xué)習(xí)信息技術(shù)的樂趣，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為學(xué)生成長打下基礎(chǔ)。例如，在學(xué)習(xí)“計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”這一內(nèi)容時，教師可設(shè)計探究活動，在具體事例中挖掘信息技術(shù)的知識，通過加深學(xué)生對其的理解，保證探究活動可以順利開展。教師在為學(xué)生提供閱讀材料的同時，還需引導(dǎo)其劃出關(guān)鍵句，提煉文章要點，達到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。在資料中有描述路由器的特點、識別路由器的標識，與校園網(wǎng)進行連接。在完成探究活動以后，學(xué)生對所學(xué)的知識點進行綜合歸納，站在專業(yè)的角度加深理解，掌握理論知識，提高知識應(yīng)用能力。教師在整個過程中，應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生體驗知識推導(dǎo)過程。

五、結(jié)語

根據(jù)上文可以得知，在初中信息技術(shù)編程教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)將教學(xué)重點放在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力上，完善教學(xué)方式。在課堂上加強實踐訓(xùn)練，設(shè)置相關(guān)的問題，以流程圖的方式開展教學(xué)，拓展教學(xué)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從實際出發(fā)，確保其符合學(xué)生的年齡特點，培養(yǎng)計算思維，在實踐中形成思維能力。

[1] 王榮良.計算思維教育中的學(xué)生能力分析[J].中國信息技術(shù)教育,2020(9):49-52.

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