從計算思維角度看初中信息科技教育

山東省淄博市桓臺縣城南學校 李凌霄

山東省淄博市桓臺縣田莊中學 朱曉文

隨著信息技術的飛速發展，初中信息科技教育已經成為現代教育體系中不可或缺的一部分。而計算思維則是解決問題的一種方式和方法，它強調的是邏輯和創新。在信息科技教育中，計算思維能力的培養對學生未來的學習和職業發展至關重要。因此，本文從計算思維的角度出發，探討了在初中信息科技教育中如何培養學生的計算思維能力。

一、計算思維的定義和發展歷程

計算思維是指通過計算機科學的概念、方法、技術和邏輯推理來解決問題的一種思考能力。這種能力涉及許多領域，如算法設計、應用程序開發、數據分析等。它需要運用規范的思維方式來處理信息和數據，并使用相應的工具和技術來解決問題。與純粹的編程技能不同，計算思維更強調解決問題的過程和方法。具有計算思維能力的人可以更加有效地識別和描述問題，創造新的解決方案以及評估不同方案的優劣。計算思維的發展歷程可以追溯到人工智能研究的開端。20世紀50年代，計算機科學家約翰·麥卡錫提出了描述符號處理的概念，并將其應用于人工智能領域。之后的幾十年間，計算思維逐漸成為計算機科學和數學教育中的關鍵內容。20世紀90年代末期，計算思維逐漸成為廣泛使用的一種問題解決方法。當時，計算思維開始在教育領域得到廣泛應用，尤其是在基礎教育領域。計算思維被看作是一種跨學科、跨階段的教育范式，旨在將計算機科學與數學、自然科學等領域有機結合起來，并通過計算機編程等方式培養創新思維和解決問題的能力。21世紀初，計算思維開始得到廣泛認可和應用，其重要性和應用范圍也在不斷增加。如今，計算思維已成為未來數字化社會和人工智能時代的必備技能之一，被廣泛應用于各個領域。

二、初中信息科技教育的重要性和存在的問題

初中信息科技教育的重要性在于它可以幫助學生獲取計算思維和解決問題的能力。在當今數字化社會和人工智能時代，信息科技已成為一種重要的學科和技能，它不僅有著廣泛的應用場景，而且已經滲透到了人們的日常生活中。2022年教育部公布的《義務教育課程標準》中，信息科技成為義務教育新科目之一。這表明，信息科技已經被納入了教育體系中，成為一項必備的教育內容。在初中階段，學生通過學習信息科技知識和技能，可以更好地了解計算機科學的概念和方法，進而培養計算思維能力，提高解決實際問題的能力和效率。此外，編程是信息科技教育的重要組成部分，通過學習編程，學生可以學習計算思維和解決問題的能力，提高創新思維和動手能力。從整個社會的角度來看，在信息化和數字化的今天，信息科技已成為一種基本的能力要求。初中信息科技教育將幫助學生掌握信息科技的基本知識和技能，為他們未來的學習和工作打下堅實的基礎，幫助他們更好地適應社會發展的需要。因此，初中信息科技教育在今天的教育體系中扮演著非常重要的角色。

不同地區和學校的初中信息科技教育存在著不同的問題，以下是一些可能存在的普遍問題。

（一）教材過于理論化

初中信息科技教材過于理論化是信息科技教育面臨的一個重要問題。傳統信息科技教材往往只關注基礎理論和操作技能，而缺乏實際應用場景的引導和練習，這在一定程度上限制了學生的掌握水平和興趣動力。一方面，教材中缺乏實際應用場景的引導和練習，給學生的學習帶來了諸多不便。學生難以從抽象的理論中找到實際應用的感覺，更難以把學習到的知識應用到實際項目中。同時，由于缺乏動手實踐環節，學生也難以培養出獨立分析、解決問題的能力。另一方面，教材內容通常比較枯燥，缺乏趣味性。由于初中生的興趣和好奇心比較強，他們往往更喜歡有趣的應用案例和實用工具的介紹，而不是干巴巴的理論知識。因此，教材中過多的理論內容往往會影響學生的學習興趣和學習動力。為了解決這些問題，教師可以采用增加教材中實際應用場景和動手練習的方式，使得教學內容更貼近實際應用；通過理論知識的講解，引導學生了解實際應用場景，構建起知識體系，然后通過實例和案例的引導，讓學生實踐運用知識與技能，減少抽象的理論學習。總之，初中信息科技教育需要在教材設計和教學方式上，更加注重實際應用的引導，增加動手實踐環節，同時關注教育的趣味性，激發學生的求知欲，增強學生的自主探究能力，提高教育的實用性和效果。

（二）師資力量匱乏

信息技術的飛速發展，對信息科技教育教師的素質和能力提出了更高的要求。然而，在很多學校中，信息科技教師數量相對較少，普遍存在師資力量不足的情況。首先，一些學校并沒有專門培養信息科技教育教師的機制，課程安排上也未給予信息科技教育相應的重視，導致很多非信息技術背景的教師擔任信息科技教育工作。這些教師可能沒有接受過專業培訓和系統學習，難以深入理解和把握信息科技的本質和發展趨勢，從而無法為學生提供高質量的教學。其次，由于信息技術發展速度快、更新換代迅速，不同的信息技術應用場景也呈現出不斷變化的態勢。因此，信息科技教育教師需要持續學習和不斷更新知識儲備，而這一點對于非信息技術背景的教師來說尤其困難。為了解決師資力量匱乏的問題，我們需要從多方面入手。例如，可以加大對信息科技教育教師的培訓力度，鼓勵和推動信息科技教育教師持續學習和更新知識儲備；同時，相關部門也應該加強對學校信息科技教育教師配備的管理和監督，并通過政策傾斜等方式，促進信息科技教育教師隊伍的壯大和發展。此外，學校也可以通過開設職業培訓班、邀請企業專家介入教學等方式，增加信息科技教育教師的專業素質；學校還可以注重信息科技教育的課程設計和教學方法，以幫助教師更好地理解和運用信息技術來教育學生。總之，師資力量匱乏是影響初中信息科技教育的一個重要問題，需要教育部門和學校一起努力，從多方面入手，加強師資隊伍建設，提高教師的專業素質和教育水平。

（三）缺乏實踐環境

實踐環境不僅可以幫助學生深入了解信息科技的應用場景，還能幫助學生更好地掌握理論知識和實際操作技能，提升學生的創新能力。首先，由于學校設備和資源有限，很多學校無法提供足夠的信息科技實踐環境。其次，在部分學校中，缺乏有效的課程設計和實踐環節的引導，導致學生難以把理論知識運用到實際項目中，沒有機會體驗知識的實際應用場景。為了解決缺乏實踐環境的問題，學校可以積極爭取政府、企業等部門的支持，增加信息科技實踐基礎設施和資金投入；同時，在課程設計和教學方式上，也可以注重實際應用場景的引導，開設實踐課程和練習環節，鼓勵學生在實踐中探究和創新，培養學生的應用技能和創新能力。另外，借助信息技術的發展，學校可以利用在線平臺和虛擬實驗室等方式，提供更加豐富和靈活的實踐環境，讓學生在虛擬環境中探究和實踐，增強學生的自主實踐能力和參與感。這種方式雖然無法完全代替現實環境，但也是一個較好的解決方案。總之，缺乏實踐環境是影響初中信息科技教育的一個重要問題，需要學校、政府、企業等各方合作，從多方面入手，提供更加豐富和優質的實踐環境，幫助學生更好地掌握理論知識和實際操作技能，培養學生的創新能力和實踐能力。

（四）缺乏編程教育

編程教育是指通過學習編程語言、理解計算機原理和邏輯思維等，培養學生的計算思維和創新能力。目前編程教育主要存在以下幾個方面的問題。（1）教育資源不足：很多初中學校無法提供足夠的編程教育資源，包括教師、設備和課程內容等方面的支持，限制了學生在編程方面的學習。（2）教育內容單一：一些學校開設的編程課程內容較為單一，只注重基礎語法學習，忽略了編程實踐、應用和創新等方面的培養，導致學生對編程的興趣不高，難以發揮編程的潛力。（3）教育方式不靈活：一些學校還依然采用傳統的教育方式，只注重教師講授，而忽略了學生的自主學習和參與能力的培養，這種方式難以激發學生的編程興趣和創造力。

（五）考試取向明顯

部分學校和教師過于注重教學和學習的考試成績，而忽略了對于學生實際應用和創新能力的培養。具體表現如下。（1）考試題型單一：一些學校在信息科技教育方面，只注重知識點的灌輸和測試，并且考試題型單一，缺少實踐和應用性的考核。（2）教學內容窄化：由于考試取向明顯，部分學校和教師往往會把教學重點放在一些考試重點上，而忽略了其他知識點和實踐能力的培養，導致學生的信息科技素養和實踐能力不夠全面。（3）學生創新能力不足：由于考試取向明顯，教育過程中缺乏對學生創新能力的培養和引導，學生在應對實際問題時缺乏自主思考和解決問題的能力。綜上所述，初中信息科技教育面臨的問題比較復雜。針對這些問題，可以通過改變教學內容和方式，增加實踐環節和編程教育內容，擴大師資隊伍，提高信息科技教育的實用性和趣味性，嘗試解決這些問題。同時，也需要政府和社會各界的支持，投入更多的資源和精力，推動信息科技教育改革與創新發展。

三、運用計算思維優化信息科技教育

計算思維已經成為當今國際學術界多學科領域關注的熱點議題，同時也對教學提出了新的挑戰。因此，我們需要全新的教學策略框架來優化信息科技教育。具體而言，可以通過以下幾個方面來實現：強調解決問題的過程，計算思維是指解決問題的方式和方法。因此，在信息科技教育中，教師需要強調解決問題的過程，而不僅僅是結果。這意味著需要讓學生在解決問題的過程中思考和改善，以培養其計算思維和創新能力。引導學生從問題出發，在信息科技教育中，教師應該引導學生從問題出發，以幫助他們理解和應用信息科技的基本原理和概念。例如，教師可以通過項目式教學來讓學生探究并解決特定的問題，這樣可以提高學生的實踐能力和計算思維水平。在展開討論的過程中，教師可以引導學生互相借鑒、協作解決問題，以培養其團隊合作意識和能力。當代信息技術的發展非常迅速，因此，教師應該培養學生自主學習和適應新技術的能力，在教學中注重啟發式教育，幫助學生獨立思考和解決問題，從而提高其自主學習和應用新技術的能力。

四、結語

本文從計算思維的角度闡述了在初中信息科技教育中如何培養學生的計算思維能力。通過強調解決問題的過程、引導學生從問題出發、推崇團隊協作、培養學生自主學習能力等方面，優化信息科技教育，提高學生的計算思維能力。