中學信息技術教學中提升學生計算思維的實踐*

林一珊

（福建省泉州市培元中學 福建泉州 362000）

計算思維作為一種系統性的思維模式，是促進人類創新發展的源泉，所以培養學生的計算思維意義非凡。一是能提升學生分析問題的能力。分析問題是解決問題的前提，人類已進入信息化時代，隨著信息技術載體的不斷擴展，人們在學習、生活、工作中被各種信息所包圍，對這些信息進行分析，以抓住這些信息背后的本質，成為人們適應社會生活的基本能力。而計算思維作為一種系統的思維模式，對于提高人們的分析能力具有重要意義。二是能提升學生的創新能力。信息技術時代，社會發展日新月異，一個缺乏創新思維和創新意識的人很難跟上時代的節奏。而計算思維的根本在于創新，培養學生的計算思維，可以在潛移默化中強化學生的推理和創新意識，并在不斷訓練中提高創新能力。三是能提升學生的自我發展能力。人類只有適應社會才能實現自我發展，才能最終服務于社會。在信息時代，面對紛繁復雜的社會環境，學生只有提升的計算思維能力，才能促進自我發展，才能提升在信息社會的生存能力[1-2]。

一、計算思維的系統組成

通常認為分解思維、模式識別、抽象思維、算法設計是計算思維的系統組成。但筆者認為培養計算思維的目的在于培養人的創新意識和發展理念，因此，在分解思維、模式識別、抽象思維、算法設計的基礎上，應當將概括思維納入計算思維概念進行系統設計[3]。

1.分解思維

分解思維是指將正在研究的某一事物按照一定的邏輯進行合理分解，也就是將整體分解為部分，將復雜問題層層解剖，化解為不同模塊，目的在于在模塊化解剖過程中找到解決問題的關鍵方式。這是一個循序漸進的過程。由此可見，分解思維是計算思維的基礎和前提。

2.模式識別

模式識別本質上是對被識別事物或現象進行的分析和界定，分析和界定的內容即各種形式的信息，界定的方式是對信息進行描述、辨認、分類和解釋。理論上講，模式識別涉及生物體感知對象的基本方式，以及運用計算機進行模式識別的理論和方法。而計算思維視角下的模式識別主要是指根據人們的思維認識，通過一定的理論方法，對模塊化的客觀事物進行快速有效的識別[4]。

3.抽象思維

抽象思維是認識的高級階段，是人類理性地對客觀世界本質的反映。通過利用抽象思維分析事物，人們可以獲取深層次、規律性的內容，并通過分析、綜合、比較，抽取出深層次內容的本質屬性，剔除非本質屬性，進而把握事物發展的客觀規律。可以說，抽象思維是解決問題的關鍵，也是計算思維的關鍵，在整個計算思維系統模式中發揮著承上啟下的作用。

4.算法設計

本質上講，算法是解決問題的方案，也就是用一定的方法把解決問題的方案準確完整地表現出來。算法作為解決問題的策略機制需要考慮兩個方面的因素：一是算法要沒有缺陷，否則將無法解決問題；二是算法要合理，否則可能無法以最優的方式解決問題。

5.概括思維

概括思維實際上是類推思維的表現，是人們通過綜合和比較，把抽象思維獲得的事物的本質特征推廣到同類事物上的過程。概括是科學發現的重要方法，是通過對一定范圍事物的特征進行總結分析，進而類型化到其他具有相同或相似特征的事物，實現認識的升華。在計算思維系統中，概括思維是目的，是實現創新發展的必然要求和根本所在。

二、借助課堂教學中的提問，引導學生，開發學生計算思維

為了有效培養學生的計算思維，教師必須重視課堂教學中的提問，培養學生發現問題、思考問題、解決問題的能力。為了提高教學效果，教師在課下要積極備課，在教學過程中要及時提出相應的問題，營造良好的課堂氛圍，使學生在自由、輕松、愉悅的課堂中學習，讓學生對信息技術的學習產生濃厚興趣，對問題進行思考和總結，從而獲得自信和成就感。教師在教學過程中應積極通過相應問題進行引導，讓學生在學習中不斷產生思考，在計算思維培養過程中，要注重學生發散思維、開闊思維等方面的發展，通過學生的基本特征以及學習情況，靈活調整教學方式，以實現預期的教學目標。

例如，為了讓學生進一步熟悉和應用Photoshop軟件，教師可以通過提問的方式讓學生思考，“Photoshop軟件是一款什么樣的軟件？這個軟件怎么應用？具有什么樣的功能？你對圖像處理感興趣嗎？”教師應該對這一軟件進行說明，詳細講解其用途與功能。此外，教師在教學中應通過建立知識框架，讓學生了解相應的操作要點，從而在學習過程中對Photoshop軟件深入理解，懂得軟件功能的分類，清楚菜單欄、狀態欄、工具欄的用途。此外，教師應該讓學生加強實踐，在實踐中掌握其操作要點，從而提高學習效率。教師還可通過對學生拍攝的照片進行處理，增強學生的動手能力與實踐能力，進一步培養學生的計算思維。

三、教師應用案例教學，提高學生計算思維能力

在剛開始學習編程時會感覺不好理解。科學技術在不斷發展，在教學過程中，教師應該對新出現的技術進行案例教學，將教學內容與生活中的案例有效結合，讓學生快速理解教師講解的內容。在課下教師要積極備課，了解學生學習情況，掌握學生的特點，對日常生活中的案例進行分析，通過相應的資源對案例進行解答。教師在案例教學過程中要提出有針對性的討論任務問題，選擇讓學生容易理解和消化的知識，讓學生預先討論、分析問題，進一步提高學生應用信息技術的能力，同時要引導學生對案例進行模仿，為提升學生的計算思維能力打下堅實基礎。

例如，在講解中學信息技術課程中“調用對象修改”的過程中，教師應該建立相應的知識框架，給學生講解基本的知識理論，也可以采用合作討論的方式，對教學內容進行討論，引導學生思考對象的屬性和概念。當圖片的大小不合適時，教師可引導學生通過修改圖片的寬度和高度屬性，讓圖片變成合適的大小。在教學過程中，教師為了提高教學質量，可以結合生活中的案例進行教學，讓學生進行自主練習，在練習中讓學生自主選擇圖片，讓學生拍攝一張教學樓的圖片進行修改，通過改變教學樓圖片的長度、寬度，提高教學效果，強化學生實踐操作能力。在教學中，教師要不斷進行引導與提問，如“Picturebox過大過小應該怎么辦？你能否找到窗體屬性和Picturebox屬性的不同之處呢？”，促使學生不斷思考，更好地理解相應的知識點，掌握相應的操作步驟，不斷提高學生的計算思維能力。

四、教師進行分解教學，提高學生計算思維能力

信息技術教學中還有一種常用的思維方式，即分解思維方式。教師在教學過程中為了進一步提高學生的計算思維能力，需注重對課堂內容的選擇，可以利用分解教學的方法，進一步提高學生對計算機的操作能力，通過相應的步驟積極引導學生計算思維的形成。教師可以根據中學生的年齡階段特點進行教學課程設計，對相應的教學內容進行挖掘、改進和積累，提高自身教學水平，加強對操作能力的要點、重點講解。教師可以對學生進行分解教學，讓學生明白計算機的結構，進一步理解和掌握教學內容，通過互動性、生成性的信息技術教學模式豐富教學場景。

例如，教師在給學生講解計算機硬件組成這部分內容的過程中，為了讓學生能更好地理解教學內容，可以在教學前準備一臺臺式電腦，通過一系列的圖片、視頻為學生展示，將電腦的主機、主板、內存條等進一步細分，讓學生通過電腦拆卸進一步觀察電腦的內部結構，增加學生對電腦相應系統的劃分，引導學生采用分解思維的方式進行思考與學習，在教學過程中應讓學生有一個大體的整體框架，然后通過某一框架部分進行了解。這樣可以更深層次地讓學生了解計算機硬件的組成。同時，為了保證學生的學習質量，教師可以在網絡上搜索多種多樣的計算機圖片、動畫視頻等內容，讓學生進一步理解計算機的結構，還可以為學生講解計算機硬件的小部件，對其進行分類，讓學生明白每一個小部件的作用。這樣可以讓學生更好地理解計算機的內部結構，促使學生更容易接受學習內容。

五、更新信息教學理念，注重計算思維培養

在教學過程中，為了激發學生的興趣，培養學生的計算思維，教師要根據計算機的算法數據進一步展開教學。為了培養學生的創造性思維，教師在教學過程中要注重學生的實踐學習，培養學生的動手實踐操作能力，結合信息技術的特點，構建一套行之有效的教學模式，讓學生能不斷思考問題，從而提高解決問題的能力。教師要進一步創新教學方法，改變傳統的教學理念，不斷學習新技術，通過網絡資源豐富教學模式，讓學生逐漸提升綜合素質和計算思維。

計算思維培養是一項持續性的工作。在教學過程中，教師要結合相應的資源對信息進行收集和歸納，不斷豐富教學內容，而且要使教學內容具有一定的確定性，提高學生的積極性、參與度，引導學生設計其感興趣的動畫，并增強故事的趣味性，融入基本理念。在動畫制作過程中，教師要讓學生掌握動畫人物動作設計的關鍵技術與步驟，在邏輯與程序設計過程中，要最大化地發揮其作用。比如，在對人物、動物等多個元素進行整合的過程中，可以以時間為主線，使人物和動物產生相應的碰撞設計，因此，可以從以下幾個步驟進行教學。第一，確定人物和動物的形象，對素材進行瀏覽和整合，通過相應的素材構建一個完整的知識體系，建立相應的動畫場景。第二，可以以列表的形式對動畫的情節進行分析，把握動畫的場景劃分，并對相應的人物對象進行標注。第三，進一步確定時間，為了增加故事的連續性以及完整性，對時間進行控制，將人物的出場順序作為主線，進而對故事進行有效描述。

六、教師指導，幫助提煉問題

發揮好主導作用是教師課堂教學基本功的體現。因為教師是課堂教學的向導，教師往哪里引，學生就往哪里走。如前面說到的學生的討論發現，教師要及時給予評價，并加以總結。在形狀補間動畫制作中，學生發現是基礎，而教師要加以指導；開始關鍵幀和結束關鍵幀可以是圖形、文字、圖片等，但必須都是打散的狀態，最后創建補間形狀以完成形狀補間動畫的制作。這就是一個從模塊化分析向抽象思維轉化的過程。

動手實踐，解決問題，實際上就是解決問題的方案設計與執行的過程。信息技術是一門對動手操作能力要求較高的學科，而動手操作需要素材，如何獲取素材呢?如何將這些素材建立起連接?這些都是學生要思考的問題。在這個過程中，教師就要引導學生進行算法設計，并通過合理的算法繪制圖形或利用網絡資源獲取相關素材，然后利用計算機軟件完成操作。

培養學生的計算思維的根本目的在于培養學生的創新能力和創造能力。在這個過程中，學生必須學會舉一反三，通過解決一個問題掌握一類問題的解決方法。例如，學生通過學習計算捐書總數的方法，學會通過計算最大值，找到大家普遍喜愛的圖書類別，從而找到捐書方向。又如，學生在學習形狀補間動畫制作時，通過學習圖形變圖形，進而制作出圖形變文字、圖形變圖片的動畫。學習的目的在于應用，把課堂所學用于解決生活中的實際問題才是教育的根本[5]。

結語

綜上所述，計算思維在信息技術學科中具有重要的地位，教師在教學過程中要不斷創新教學方式與教學手段，進一步提高教學質量和教學效率，還要以身作則，促進自身能力的提升，在教學過程中要讓信息技術服務于當代教學，使教育事業和信息技術有效結合，為學生創造良好的教學環境，豐富學生的學習方式，不斷挖掘學生的學習潛力，培養學生的計算思維，促進學生全面發展，進一步提高學生的計算思維能力。