計算思維視域下信息技術教學的策略

摘" "要：計算思維是信息技術課程的核心內容，也是學生必備的能力。在當前的中小學信息技術教育中，教師要幫助學生掌握計算思維，而不是讓學生單純地掌握計算機操作技能。筆者針對信息技術課堂中計算思維的培養需求，結合初中信息技術課堂教學實例，分析了計算思維視域下信息技術教學的策略。

關鍵詞：計算思維" " 初中信息技術" "項目式學習

在初中信息技術教學中，教師要重視計算思維的滲透，提升學生的信息素養。因此，筆者提出了創設情境，引導學生主動建構；項目學習，解決具體問題；模式識別，提煉學科規律這三種典型的教學策略，以期促進學生計算思維能力的提升。

一、創設情境，引導學生主動建構

學生在剛剛接觸信息技術知識時，更加偏向于具象思維，難以從抽象的角度理解信息技術知識，因此教師應有意識地針對學生的認知特點，采取情境教學策略，引導學生主動建構信息技術知識體系。

（一）實物操作，理解工作原理

從實際案例出發創設學習情境，引導學生在理解的基礎上對案例進行修改、模仿及再創作，歸納出解決問題的方法，是有效培養學生計算思維的途徑。教師應結合教學內容，為學生創設具體的操作情境，幫助學生獲取直觀的計算機相關知識。

在課堂教學中，教師為學生提供具體的操作案例，是方便學生理解計算機工作原理的常見方法。比如，在學習“圖片加工”時，學生需要理解“圖片”這一虛擬物在計算機中具備的基本屬性，理解各項屬性的含義及修改原理。對此，教師可以為學生提供具體的案例，給出不同格式的圖片，讓學生通過“雙擊打開”的方式，觀察其基本屬性，如尺寸、色彩及文件大小等。之后，教師可以給出操作方式，讓學生在教師的引導下，打開圖片加工軟件，按照操作流程實現圖片的色彩修正、裁剪拼接及放大壓縮等。

在上述教學設計中，教師通過一個圖片修改的案例指導，為學生提供了具體的操作流程，讓學生經歷自主動手實踐的過程，加深了學生對計算機工作原理的理解，提升了學生對于信息技術的遷移能力，促進了學生計算思維的發展。

（二）再現生活，調動情感體驗

聯系生活經驗，調動學生的情感體驗，可以幫助教師創設符合學生心理特點和認知規律的生活情境，在生活情境中再現課堂知識的建構過程。教師應結合信息技術與實際生活，充分利用學生的情感體驗，促進學生計算思維的發展。

比如，在教學“數據處理與統計”時，教師可以創設生活情境，鼓勵學生利用Excel軟件對數據進行處理。教師創設的情境如下：“我收集了班內某次英語考試的成績，其中客觀題分數由讀卡器給出，存在Excel文件中；主觀題分數需要手動輸入表格，兩者相加得出學生的總成績。請利用表格，排出這個班學生的成績順序，并計算考試成績的平均值。”在這一情境下，學生的生活經驗得到充分調動，紛紛對情境中的數據進行處理、分析。學生利用Excel表格的排序功能，按照分數的高低進行排序，之后利用表格中的計算平均值的函數，計算出所有學生的平均分數。

調動學生的情感體驗，不僅可以激發學生的學習積極性，還可以有效增強學生的信息意識，讓學生感受到信息技術在生活中的廣泛應用，從而促使學生深度建構信息技術知識體系，強化計算思維。

（三）設計游戲，迸發創新活力

在學生的認知中，計算機往往是與游戲緊密聯系的，因此教師在進行教學設計時，應充分考慮這一因素，創設游戲學習情境，讓學生在輕松的氛圍下主動建構知識，迸發創新活力，實現計算思維的發展。

結合信息技術教學內容設計游戲，可以充分激發學生的創新活力。比如，在學習“智能風扇”時，教師可以設計游戲環節，讓學生根據自己的生活經驗，自主設計智能風扇的感應方式和工作控制功能，并結合組合套件選取合適的傳感器，完成程序設計，實現智能風扇的功能運用。教師還可以通過比賽的形式，選出班級內將智能風扇設計得最好的學生，激勵學生充分發散思維，如利用超聲波傳感器測量人體和風扇之間的距離，實現“人靠近風扇即自動打開”的功能，或者利用聲音傳感器，讓風扇識別語音后自動開啟。

在游戲化課堂中，學生的思維得到有效發散，他們可以充分發揮自己的想象力，結合生活經驗，進行創新設計，提升自身的信息素養。

二、項目式學習，解決具體問題

項目式學習是指學生在教師的指導下，通過獨立分析以及合作探究等過程，完成一個完整的項目任務。在項目式學習中，學生可以經歷完整的問題分析—形成方案—程序編寫的過程，最后解決具體問題。完整的信息技術應用過程，對于培養學生的邏輯思維及計算思維有著積極的作用。

（一）深度分析，形成科學方案

在一般的計算機項目式學習中，首要環節就是方案調研與設計。而將其引申到課堂教學中，教師同樣需要引導學生進行深度調研，形成一套完整可行的科學方案，再進行后續的環節。因此，在項目式學習中，教師應引領學生對具體問題進行深度分析，鼓勵學生在交流互動中得出科學方案。

深度分析主要指對需求及已有資源進行歸類和總結，嘗試利用已有資源滿足某一項需求。比如，在學習“紅外傳感器”時，教師可以設計具體的項目：“設計一個迎賓機器人，當檢測到有人靠近時，機器人會發出響聲。”并給學生提供輔助器材，包括插線機器人及紅外傳感器套件。首先，教師可以引領學生分析紅外傳感器的作用，明確其可以對人體進行探測，并通過連接線發出對應的信號。之后，教師帶領學生分析如何實現上述功能，學生通過分析得出，可以將紅外傳感器、蜂鳴器及插線機器人連接，令機器人檢測紅外傳感器的信號，當檢測到有目標靠近時，蜂鳴器發出聲音。針對該方案，教師引導學生設計對應的程序圖，從而形成科學的項目方案。

深度分析環節是培養學生計算思維的重要一環，在這一環節中，學生需要充分利用所學知識，努力解決實際問題，從而鍛煉思維能力。

（二）編寫程序，修改指令參數

在項目式學習中，編程的作用十分突出，學生需要根據設計方案，完成編程設計，滿足任務需求。編程設計最能體現計算思維，因此，教師應加強對學生編程設計的指導，鼓勵學生通過修改指令參數，深度理解計算機編程語言，深化計算思維。

條件判斷是編程設計中的一種基礎語句，理解條件判斷對于培養學生的計算思維有著十分積極的作用。在學習“紅外傳感器”時，學生被要求進行深入分析，確定項目方案，實現編程設計。在這個過程中，學生需要根據紅外傳感器的輸出，判斷是否有目標靠近，這時學生就需要用到條件判斷語句。已知紅外傳感器對于不同距離的探測返回值大小不同，學生通過修改條件判斷語句中的閾值大小，就可以實現對不同距離目標的檢測。在修改參數的過程中，學生對整個方案的流程有了更深刻的理解，促進了計算思維的提升。

（三）拓展創新，進行知識遷移

計算思維視域下的項目式學習對學生的創新能力提出了更高的要求，要求學生在掌握信息技術操作本領的基礎上，進行知識遷移，將信息技術知識應用在多個知識領域中，實現計算思維的活學活用。這就要求教師在開展項目式學習的過程中，有意識地引導學生進行拓展創新，實現信息技術知識的遷移。

比如，在教學“紅外傳感器”時，在完成智能風扇的設計后，教師可以引導學生基于現有設備，進行拓展創新，嘗試實現新的功能。學生再次對已有設備的功能進行細致分析，提出了功能更加豐富的智能風扇設計方案，即通過紅外傳感器測量風扇與人體之間的距離，距離越近，則蜂鳴器發出的聲音越尖銳，同時風扇轉速越快；隨著人體遠離風扇，風扇的轉速降低，同時蜂鳴器發出的聲音變得低沉。之后，學生基于編程語言設計，實現了上述功能。

三、模式識別，提煉學科規律

計算思維是邏輯思維及抽象思維的集合體，這在編程語言設計中體現得最為明顯，這就導致學生對編程語言的理解存在較大的困難。因此，教師應采用模式識別的教學方法，促使學生理解學科規律，掌握編程語言設計方法，發展計算思維。

（一）畫出圖示，討論結構特點

流程圖繪制，是深度理解計算機程序執行流程、培育學生計算思維的有效手段。通過流程圖的繪制，教師可以將抽象的計算過程直觀地呈現給學生，讓學生在了解計算機程序結構特點的同時，實現計算思維的提升。因此，教師應引導學生基于對計算機程序的理解，自主繪制流程圖，討論不同計算機程序結構的特點。

循環語句是常見的一種編程語言結構，教師引領學生針對不同的循環實現方式繪制流程圖，可以助力學生建立完善的計算機語言知識體系。在學習“循環語句”時，教師應引導學生針對教材中的三種結構，分別繪制流程圖，并分析其結構特點。通過討論不同結構的循環語句流程圖，學生會發現，三種結構都可以實現條件循環語句，從而對計算機的實際運行過程有了更深刻的理解。

（二）順勢而導，探究算法基礎

對算法基礎的理解，建立在學生自主探究的基礎上，這就要求教師在課堂教學中發揮引導作用，凸顯學生的學習主體地位，結合教學內容有效分析學生面臨的問題，并順勢引導學生基于信息技術學科的特點，思考編程的算法流程，促進學生計算思維能力的提升。

基于問題情境引導學生順勢思考，是幫助學生深入理解算法原理的有效方法。比如，在教學“循環語句”時，筆者布置的編程任務如下：“怎樣令計算機打印出每行10個，共10行‘星號’？如何實現每一行的‘星號’數與行號一致？”針對這一問題，學生的初始想法是利用編程打印10次輸出語句，每一個語句中分別輸入需要打印的內容。這種方法很明顯效率低下，不符合簡潔編程的原則，對此，筆者順勢引導學生基于所學的循環語句，對程序進行優化和修正。結合循環語句設計，學生最終設計出合理的循環結構程序。

在上述教學設計中，教師以編程任務的形式創設問題情境，調動學生的求知欲望，順勢引導學生利用新算法結構，對程序進行優化，從而促使學生深入理解算法結構，掌握計算思維的遷移能力。

綜上所述，培養學生的計算思維能力，是當前教育背景下信息技術課堂的核心教學目標，教師應把握計算思維的抽象特征，優化課堂教學模式，凸顯課堂教學中學生的主體地位，鼓勵學生在自主探究的過程中掌握信息技術操作技能，理解編程設計的原理，提升計算思維能力。

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