基于信息技術教學中學生計算思維的培養方法探究

劉金霞，張志強

（1.新疆地質中學，新疆 烏魯木齊；2.新疆大學地質與礦業工程學院，新疆 烏魯木齊）

計算思維是當前國際信息技術教育領域廣為關注的一個重要內容，是21世紀每一位學生必備的基本素養。在英國，計算思維已經作為中小學信息技術課程的重要內容之一，美國《K-12計算機課程標準》中指出，計算思維是其重要課程內容。我國《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中明確提出，計算思維是信息技術學科的核心素養的四個核心要素之一，因此，計算思維訓練在信息技術教學中有著很重要的地位。本文基于計算思維的培養，提高學生綜合素養，在信息技術課程嘗試采用了創新有效的教學方法，有一定的現實意義。

一、計算思維

目前，國際上廣泛認同的計算思維定義來自周以真（Jeannette Wing）教授。周教授認為，計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。計算思維的本質是抽象和自動化。信息技術新課程標準對計算思維這一核心素養中的核心要素的具體描述是，計算思維是采用計算機方式界定問題，運用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關的其他問題解決中。簡單來說，計算思維就是像計算機科學家那樣去思維，不僅僅只是能為計算機編程，還要求能夠在抽象的多個層次上思維，計算思維無處不在，當計算思維真正融入人類活動的整體時，它作為一個問題解決的有效工具，也應當有效地融入課堂教學之中。

二、培養計算思維的教育教學方法

互聯網已越來越深刻地影響和改變著人們的工作、生活及學習方式，“互聯網+”時代，也呼喚著教育必須要進行教學改革，要培養出會分析問題、探究問題，形成多元理解能力的合格新時代中國特色的社會主義建設人才。教師在教育教學中必須采用有效的方法，積極學習信息技術，特別是在教學實踐中要進行計算思維的培養，才能幫助學生更好地適應瞬息萬變的互聯世界。

（一）巧用技術，構建情境，設計有針對性的練習

在信息技術教學中，興趣是激發學生深入思考、動手實踐的動力，而圖像、音頻、視頻是最容易抓住學生的注意力。因此，教師要巧用信息技術工具，構建能激發學生興趣的情境，提出問題，以問題為中心，讓學生形成解決問題的意識，再獲取新知識解決當前的問題。

如在進行圖形圖像處理教學時，筆者課前給學生拋出問題：“大家想不想全方位看看自由女神，并將你或者你的小伙伴放到截取的圖像中呢？”看著學生興奮而好奇的眼神，筆者打開谷歌地圖輸入自由女神，與學生一同欣賞自由女神像，選取一張大家認為比較合適的角度按下截屏鍵，打開Photoshop，新建文件—粘貼，自由女神像出現在圖片中。為了突出課堂的主題——圖像處理，筆者把圖像存盤，與他們平時的一些校園生活照一起作為素材下發給學生，引導學生將人像從不同的圖像中摳出，放置到合適位置，并美化畫面，讓學生進行大膽創作，課堂中，學生帶著興奮的情緒沉浸在作品創作中。

在Excel數據處理中，筆者將學生參與過的詩朗誦比賽活動中評委的打分數據做成表格，并通過排序得出最終排名，讓學生觀察結果有無問題，有學生發現表格中參賽學生的原始數據最終排序后錯亂了，問題發現了，出錯發生在哪個操作步驟上？筆者將事先錄屏制作的操作過程播放給學生，一同找錯，最終得分是去掉一個最高分，去掉一個最低分，取其他評委打分的平均值，綜合利用求和、最大值、最小值函數計算才都沒問題，原來是排序時數據錯亂了。筆者馬上與學生一起分析排序中容易做錯的一些操作關鍵點，然后，將原始數據作為素材下發給學生，讓學生進行計算與排序練習。一個小小的視頻，吸引了學生的注意力，大大提高了學生解決問題的效率。

（二）建立相應知識點幫助文檔，提高不同層次學生自主解決問題的能力

學生明確要解決的問題后，如何用信息技術工具解決問題，這個過程如果以學生自主學習為主，教師幫助為輔，能更好地鍛煉學生的計算思維。教學中，教師鼓勵學生自主探究，在“嘗試—驗證—修正”的“試錯”過程中，促進思維發展，同時，突出對學生個性化的指導，通過組建互助小組，引導學生在交流互助中共同提升思維和能力。教師可以先進行必要的提示和點撥，使學生有明確的解決問題的方向，少走彎路。教學中，因為多種原因，不同學生技術知識儲備量不盡相同，教師根據教學內容事先建立好課堂所用的各種知識點幫助文檔，給學生提供有效解決問題的方法和途徑。筆者在進行文字處理圖文混排教學中就采用了這種方式。在幫助文檔中將如何實現某些操作以點撥的方式進行提示，學生在文字處理過程中遇到解決不了的，通過幫助文檔的提示來嘗試解決，還解決不了的，向教師尋求幫助。這不僅大大提高了學生文字處理的速度，也使不同層次的學生有了答疑解惑的途徑。在幫助文檔中，筆者一般在最后進行知識延伸，對不同軟件之間操作的相似性以及知識的相關性進行簡短的敘述，并在下課前給學生總結強調，提升學生的知識儲備與遷移能力。

（三）善用微課這一利器，提高學生信息技術應用能力

計算思維的培養離不開信息技術的應用，而微課是以單一知識點為教學內容，通過簡短的視頻或音頻等多媒體形式記載并結合一定的學習任務而形成的一種教學資源。因此，信息技術課中微課的應用可以抓住學生的興趣，使學生快速掌握知識要點，學生學得更快樂、更高效。電影《冰雪奇緣》中的雪寶很受學生喜愛，筆者將這一形象用于三維模型制作，在講解時，筆者只把3DSMAX建模時的局部坐標系、隱藏選取對象及取消隱藏的關鍵知識點講解一下，然后下發了小雪人制作微課視頻，由學生自行學習完成雪人的創作。對于學生喜聞樂見的形象創作，給學生創造條件，通過微課學習完全可以提高學生的自主學習意識與創作能力，也容易實現差異教學。教師在教學中抽象的、有些復雜的信息技術知識做成微課，給學生以較難的知識點學習指導后，讓學生自學微課視頻來完成學習、創作任務，這更能激發學生潛在的學習意識與創造能力。

三、教學反思

（1）計算思維是數字時代學生解析問題的一種基本能力，培養學生的計算思維，使學生養成從信息技術的視角思考問題、解決問題的思維模式，有利于學生用信息技術學科思維全面認識和思考這個復雜的信息化社會，并作出準確、專業的信息化判斷，使學生更好地在信息化社會中生存、創新與發展。

（2）新課程標準使教師面臨著新經驗、新方法等一系列的挑戰，如何培養學生的思維能力也必將會出現一些新的方式方法，作為教師需要勤于思考，堅持學習，充分發揮學生學習的主觀能動性、積極性，師生共同努力，使學生的信息素養得到不斷的提高和發展。