淺談計算思維在初中信息教學中的培養

孫承志

摘 要： 計算思維是信息技術課程中一項十分重要的培養目標，本文就計算思維的概念入手，探討培養初中生計算思維的教學方法，并舉出一些具體的實例。

關鍵詞： 計算地位;初中信息教學;培養

一、 引言

計算思維是當前社會信息技術教育領域中受到廣泛關注和重視的內容。在國外，中小學的信息技術教學十分重視對于學生的計算思維的培養，把其當作是信息技術教學的目標之一。而在國內，教育部門也同樣十分重視計算思維培養，2017年7月8日，國務院辦公室印發了《新一代人工智能發展規劃》，文件中明確提出“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發和推廣”。而編程教育的核心，就是計算思維的培養。在國內外都如此重視計算思維培養的情況下，我們應當以此尋求在信息技術教學中有效培養學生計算思維的方法。

二、 計算思維的概念與內涵

計算思維最早是在2006年由周以真教授在美國計算機權威刊物中提出的，他認為，計算思維就是運用計算機科學的基本概念進行問題的求解、系統設計等等思維活動。通俗地來說，計算思維是通過簡略、轉換和仿真等方法來把一個看起來比較困難的問題解釋成一個可以被人們認知以及被解決的問題，實際上，它就是一個解決問題的過程。它包括了制定問題，選擇使用工具，組織分析數據，抽象模型，制定方案，解決問題，以及將解決問題的過程推廣到更加廣泛的過程中。

總的來說，我們可以這樣認識計算思維：計算思維不是要求人類想計算機那樣思考，而是我們解決問題的一條途徑，它描述了放我們思考如何利用計算機去解決問題時的過程和方法。

三、 計算思維在初中信息技術教學中的培養

計算思維是由算法思維、分解、抽象以及概括這四個方面構成的，在初中信息技術教學中，教師要尤其關注學生在這四個方面的能力提升，從而有效全面地培養學生的計算思維。在信息技術課程當中，教師對于學生計算思維的關注體現在教師開展算法與程序設計的教學，這是目前初中信息技術課程中比較普遍出現的教學內容，但是，要知道，計算思維不能用算法思維的好壞來衡量，計算思維是一種全面的，全過程的，嚴密的思維，并不僅僅只是算法思維，這是許多教師對于計算思維的認知錯誤。而對于學生的計算思維的培養，也不僅需要程序設計的教學，其他教學內容要也相輔相成，目的在于全方位地培養學生的計算思維。

教師可以設計相應的教學活動來培養學生某一方面的計算思維，也可以對教學活動進行整合，綜合地培養學生的計算思維。

（一） 培養學生的算法思維。算法思維，是計算思維的核心。教師要重視對學生算法思維的培養，比如，在教授“算法與程序”的相關知識時，教師可以通過猜數字的游戲來實現學生對算法的初步認知。具體做法是教師自己選擇1到100之間的任意一個數字，讓學生進行猜測，這個數字是什么？學生可以向老師詢問，老師用“是”或者“否”來進行回答，并且規定每個學生只能向老師詢問一次。第一次，教師可選擇1到100之間的任意數字，讓學生進行隨機猜測。第二次，教師則選擇1到100之間的任意一個數字，讓學生按順序進行猜測，如“是1嗎？”“是2嗎？”引導學生依次進行詢問猜測，并且允許他們有更多的機會進行猜測，最后與學生解釋這就是所謂的線性查找，讓學生在游戲中體會概念的含義。第三次，教師再次選擇1到100之間的任意一個數字，請同學們猜，猜之前教師向學生透露這個數字是小于100，所以建議他們問“是小于50嗎？”，然后再問“是少于25嗎？”告訴學生以保持減半直到猜到這個數字，并向學生解釋這就是二分查找。在這樣的游戲當中，學生不僅能夠調動起自身參與課堂的興趣，還能在游戲中實踐和體會概念。在進行三次猜測數字游戲之后，教師可讓學生比較哪個方法是最快的。當他們熟悉了二分查找法之后，可以進一步地帶領他們使用1到1000的數字來進行游戲。

在游戲中，學生切身體會解決問題的過程和步驟，體驗使用同一種方法來解決不同問題的實踐，通過總結和歸納不同解決方法的共同之處來更好地理解，從而培養學生的算法思維。

（二） 培養學生的分解思維。在“計算機硬件組成”的課堂教學中，教師可以利用實物進行教學，以一臺舊的桌面電腦為例，將這臺電腦拆開來，向學生展示和介紹電腦的硬件組成部分，而這個時代的學生，本身接觸電腦十分早，一些學生甚至會具備部分的電腦基礎知識，教師也可邀請具有一定經驗基礎的學生上臺進行介紹。讓學生在實物展示中了解計算機是由一些小組件形成的系統。雖然教師利用插圖也可以讓學生掌握知識，但是實物展示更能讓學生體會到計算機硬件的精密和復雜，通過拆解計算機來培養學生分解地認識，培養解決問題的能力。

（三） 培養學生的抽象思維。在教授“Flash動畫設計與制作”的課堂中，教師可以設計一個實際背景，讓學生在創設的實際背景下進行實操。例如，要求學生制作一個乒乓球比賽的動畫，需要學生模擬出乒乓球是如何移動的，以及是如何反彈的，在設計動畫的時候是否需要忽略空氣阻力、重力影響和旋轉等因素。這些都是學生在制作和設計動畫時需要去思考的，這就是運用動畫去模擬現實情境帶來的復雜性。這就告訴學生們，在利用計算機進行問題解決時，要明確問題的要求，進行數據分析和建構，同時，要思考是否需要忽略一些細節問題，因此，抽象思維在計算機解決問題的過程中十分重要。

（四） 培養學生的概括能力。在“位圖和矢量圖”的認知課堂中，教師可以在學生學習了位圖概念之后，通過展示大量的矢量圖實例來凸顯出矢量圖的性質，引導學生將位圖和矢量圖進行對比，找出他們之間的相同點和差異，再根據他們之間的異同進行概括，了解它們的本質屬性和概念。在具體的教學過程中，教師要有意識地引導學生尋找新舊知識之間的聯系，在已有經驗的基礎上運用遷移規律學習新知識。

四、 結語

計算思維是現代信息技術課程中的重要培養目標之一，我們需要教授給學生的不僅僅是知識，而是方法，還有受益于一生的思維模式，讓學生能夠在信息技術學習的過程中，不斷提高自身解決問題的能力。

參考文獻：

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[2]謝忠新，曹楊璐.中小學信息技術學科學生計算思維培養的策略與方法[J].中國電化教育，2015（11）：116-120.