計算思維在初中信息技術教學中的實踐探究

許海兵

【摘? 要】建設數字中國需要合格的數字公民，《江蘇省義務教育信息技術課程指導綱要》指出，要培養學生的信息素養，學會用計算機的思考方式去思考問題，用計算思維的方式去解決問題，初步掌握計算機建模的信息知識。信息技術教學其本質是培養學生的現代化、信息化思維，并利用這種思維解決問題，這種思維就是計算思維。

【關鍵詞】計算思維;初中信息技術;課堂教學

計算思維有設計思維、問題解決性思維和可視化計算機思維等多種思維，培養學生的計算思維是信息技術課堂教學的重要目標。在目前初中信息技術教學中，教師要重點給學生講解，如何利用信息技術去解決生活中的實際問題，以擴大信息技術的應用范圍。

一、初中信息技術中培養計算思維的意義

計算思維是一種使用計算科學技術設計系統、求解問題理解人類行為的方式，在教學中通過任務驅動式、實驗教學式等方式來培養學生的計算思維，能夠更好地提高信息技術課程教學的效果。通常情況下，計算思維在初中信息技術課程教學實踐中的作用有以下幾點。（1）可以讓學生更加關注信息技術，在初中信息技術教學中，老師要樹立全新的教學理念，制訂完善的教學方案，在其中滲透計算機思維以帶動學生關注信息技術，充分體現計算思維的優勢，從而提高課程實踐的效率。（2）帶動學生思考人與信息技術之間的關系，計算機運算要遵循特定的數學法則，在初中信息技術課程教學中，引用計算思維不僅能夠讓學生主動思考人與信息技術之間的關系，為學生提供發現、分析、解決問題的方法和思路，同時還可以極大地豐富教學內容，以提高教學質量。（3）提高程序教學的質量，在教學中融入計算思維，可以優化教學效果，豐富教學內容，提高算法和程序設計的地位，保證程序設計的教學質量。程序設計是信息技術課程中的重要內容，在其中滲透計算思維，能夠幫助學生更好地理解和掌握程序設計的知識，并提高其知識應用能力。

二、初中信息技術課程中培養計算思維的原則

（一）創新教學方法原則

在初中信息技術教學中，想要提高學生的信息素養，提升其信息技術使用能力，老師就要對學生的思維方式和思維能力進行有效的引導，培養其良好的計算思維能力，以更好地提升學生的綜合素養。老師要樹立起全新的教學理念，將傳統的知識灌輸轉變為思維啟迪，從而提高學生的學習熱情，培養良好的問題意識。教師要豐富教學的方式，以實驗教學、啟發式教學、探究式教學為主，更加突出學生的學習主體地位，培養其良好的計算思維能力。

（二）整合教學內容原則

初中信息技術的教學內容比較多，包括信息收集歸納、信息需求分析、信息技術選擇、信息數據加工呈現、新技術應用等，所以教師要搭配綜合性較強的實踐活動，以更好地整合教學內容。比如智能機器人的設計、個性學習項目的制訂等，從而更好地培養學生的計算思維意識，讓學生能夠學以致用。

（三）注重程序思維訓練原則

在初中信息技術教學中，教師可以使用VB高級語言向學生講解程序設計的知識，幫助學生掌握程序設計的相關知識，通過程序知識和思維的學習更好地提高學生的計算思維。程序的三種典型結構也能讓學生依照合理的結構、規范、順序來探求問題解決的方式方法，從而讓其計算思維能夠向合理的方向發展。

（四）強化系統思維訓練原則

初中信息技術教學中的部分內容，能夠很好地表現出計算思維的系統觀，如計算機系統多媒體作品集成等。在問題的解決中，系統思維屬于高階思維，需要學生具備良好的思維能力。系統性的信息技術知識，更加側重于技術性和可視化，所以教師要引導學生去了解信息技術的內涵，掌握信息技術的原理，能夠熟練完成信息技術的相關實踐操作，在實踐完成之后，教師要突出計算思維的重要性，以更好地提升初中信息技術教學的質量和效果，要對計算思維進行有效拓展，從而更好地完成系統部件的協同工作。

三、計算思維在初中信息技術教學中的實踐策略

（一）在游戲中體驗計算思維

游戲化設計思維并不是設計游戲，游戲化思維是用游戲的模式給學生帶來更多的信息化教學體驗。游戲化設計思維的引入，能夠激發學生學習的熱情和學習動力，可以幫助學生掌握更多知識，提高學生的學習力，培養學生正確的學習態度和對信息技術教學深度理解和認知，進而促使學生自主學習，讓學生主動參與設計的全過程，這種過程參與也有助于培養學生的計算思維。例如，在蘇科版八年級設計與制作動畫章節的教學中，教師介紹多個動畫類型，如何設計富有時代意義、內容豐富的動畫？如何學習引導層動畫？如何將這些動畫繪畫的類型綜合應用在一個人物或者多個動物、多個人物的身上，去規劃設計，創造出有趣味性的故事場景、動畫場面，并結合這類故事場景，創設出小游戲的活動畫面，以此來提高學生創造的積極性。但是有的學生創作出來的作品質量不好，未能展現出動靜結合的特性。故事圍繞著一般的對象，在圖畫上有人物跳動、擺動，有的對象之間沒有配合，也會缺少融合性動感。在動畫中，多種人物要素相互交叉碰撞，這是目前動畫設計的關鍵之處，最突出就是在基本設計上都是圍繞整個時間軸來聯系不同的動畫要素，并且確定這些要素之間關聯關系。因此使學生計算思維得以提升，在設計動畫圖形時，引入三步法分散步驟來深度思考，進而繪制出合理的動畫圖片，讓學生感受到計算思維的魅力，尋找問題處理的合理方法。

通過瀏覽一些素材，進而幫助學生選擇最佳的人物形象，構建情形，使用一句簡單的話去描述這個故事的情景，之后分析劇情，再羅列出劇情中人物的形象，這樣能夠便于描述圖表。按照人物出場順序再找個故事開展時間場景，故事情節軸上展現不同畫面，綜合動畫中人物和動物的對象，動畫類型比較復雜，這也是動畫設計的關鍵之處。故事開始時，在故事場景中有男孩、蘑菇、花，這些都是在場景中展現的，及男孩停下來走到一個地方，在場景中花和蘑菇的藏身地點都基本類似。男孩停留的時間多少與蘑菇、花消失時間也要吻合，在這個時間軸上能夠一一對應起來。

（二）在問題解決中形成計算思維

問題處理的思考方式是指以目前現實中的問題作為解決處理突破口，來展開分析，教師在信息處理課堂上，設置問題處理關鍵點，以解決問題作為突破口，帶動學生學習知識點。問題處理解決也是目前計算思維的核心要點，采用問題處理的方式，可以在解決中制造更多懸疑性的問題，提高學生問題處理的成效和質量，可快速吸引學生關注，引導學生主動思考。例如，講解一些優秀案例給學生，能夠給學生帶來思維的拓展和沖擊，也可以進一步培養學生的計算思維。例如，講述機器人行走的信息課程片段中，機器人從左到右一起去出發，能夠避開障礙進入異側停車場上，編制程序，首先需要先規劃路線，之后再拿出教學方案小組進行商議，畫出機器人行走實際路線圖。教師為學生創造更好的教學場景，能夠創造一個復雜問題環境，校車停在停車場上，小車沒有自動避讓功能，為避讓，需要學生先給小車規劃好路線，同時在規劃設計路線時，一般會讓小車直立前行，過障礙物之后，左轉和右轉90度，停車場區域內下方，之后，再次左轉右轉到90度，直至到停車場停車區。此路線小車需要完成5步，個別學生在選擇小車行駛到同側停車場，然后直角拐彎，轉至另一側停車區，此路線需要小車走上三個步驟。站在學生解決日常生活問題的角度上來講，讓學生們自主看待問題處理方案，在問題分析上與方案構建上沒有不同，最后會影響到問題解決處理的思路。

（三）在問題解決中運用計算思維

用計算思維方式來分析目前生活中遇到的問題，從而構建計算機模型，使問題能夠得到更快的解決。模型構建是信息構架與仿真相結合的一種概念，為了更加直接去理解某事物，對該事物作抽象，必要時還需要自定義，構建合理的模型。

例如，在講解信息技術基礎中的信息獲取這一堂課時，要給學生引入一個日常生活的例子，如海水受到月亮的引力而發生早潮的現象，也就是潮汐。一般狀況下，船行駛近至碼頭，靠近碼頭，泄洪或落潮后，船在靠近港口時要留不小的安全間隙，這樣才能夠避免輪船擱淺。教師在問題中詢問學生，輪船在哪一天、哪個時間段可以靠近港口，教師給學生講課時，要針對實際問題采用分析，教師引導學生分析問題，采用計算思路分析，在一天中，哪個時間段，輪船可以靠近港口，哪個時間段輪船行駛是安全的，哪個時間是安全的間隙，以及著重研究分析潮漲潮落的規律。借助數據技術來建立函數，教師進一步搜集數據之后，讓學生通過計算機以一天中的時間段作為橫坐標，水深作為縱坐標來畫出一個曲線，讓學生深度思考，采用小組合作的方式來探究，寫出合適的函數，利用計算機來求解，學生在課堂上積極學習，積極參與進來，用這種方法能夠顯著地促使學生面對生活中的現象會多思考一下，為什么是這樣的，懂得利用計算機解決實際問題的同時，能夠深入分析生活中的信息。教師在進行實踐教學時，就可以結合目前教材中的內容，引入一些生活實際問題，通過建模的方式來深度分析實際問題，鍛煉學生的計算思維。

在日常生活中和人們學習過程中，學生在學習期間和知識應用中都要深度反思，認識到目前習題計算錯誤的真正原因，也通過學習計算思維，通過糾錯、冗余的方式來處理日常生活中存在的問題，在最壞的狀況下，預防和保護。目前，學習與知識應用同步，教師引導學生采用啟發思維解答問題，科學規劃學生學習時間，教師給學生預留更多的想象空間，有效解決日常問題，存儲更多的知識，以及掌握更多的問題解決技能。學生要認真認識到自己的思維，可以處理日常生活或者是學習中的問題，不斷拓寬自己解決問題思維的范圍，掌握更多解決問題的技巧。在班內管理事務中，班委成員帶領學生去打掃教室，學生去執行，制訂學生的工作量，也是一種計算過程，同時學生在超市購物，采用最佳的折扣優惠，知道所有商品價格信息之后，再選擇最佳購物策略，進行合理的價格計算，能夠享受到最大的優惠，在線算法，也是一類科學計算思維，合理利用計算思維，能夠做出科學的決策。

四、結束語

在信息技術學科的核心素養中，計算思維是當前信息化發展的必備素質，學生要掌握這種計算思維，理解計算機如何去解決生活中的一些問題和難題。學生需要在教師指導下培養自己的計算思維能力，而教師要不斷深度挖掘學生的潛能，不斷整合信息技術教學資源。教師應該圍繞目前計算思維深度開展教學，構建起基于計算思維的教學體系和方法，讓計算思維成為培養學生核心素養的有效途徑。

【參考文獻】

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[2]吳松慧.精度·密度·深度——計算思維在初中信息技術編程課程中的實踐探討[J].文理導航（中旬），2021（02）：88，91.