信息技術教學中巧妙培養學生的 計算思維

李琳

電腦藝術設計是全國中小學電腦制作活動高中組和中職組的比賽項目之一。電腦藝術設計是運用圖形圖像處理軟件、用電腦設計制作完成的原創作品，具體包括商標及符號標志設計、企業形象設計、產品包裝設計、書籍裝幀設計、展示藝術設計和工業產品設計。指導學生進行電腦藝術設計的應用軟件有很多種，如CAD、Adobe Photoshop、Adobe Illustrator和CorelDRAW等。經實踐發現，在電腦藝術設計的教學過程中，Fireworks也是一種較為實用、簡單易學、能夠根據需要呈現較好效果的圖形圖像處理軟件，是學習和進行電腦藝術設計的理想軟件工具之一，深受本校師生的歡迎。Cynthia Selby博士和John Woollard博士提出的從算法思維、分解、抽象、概括、評估五方面來闡述計算思維的觀點對信息技術學科教學培養學生計算思維具有很大的啟發作用。下面，我們以基于Fireworks電腦藝術設計的教學實踐為例來重點探討在除程序設計軟件以外的其他應用軟件的教學中巧妙培養學生計算思維的五種思維方式。

● 抽象思維

所謂“抽象”是指面對一個問題，我們可以刪除一些不必要的復雜性或隱藏性細節，即我們可以換一個更容易思考的方式，在不影響問題根本性的情況下使這個問題變得更容易被解決。簡單來說，抽象思維可以理解為它是摒棄問題的復雜的細節部分，抽取和關注問題的本質特征，以此來減輕問題解決難度的思維能力。

以Fireworks的盤飾設計為例，當我們想做一個邊緣波浪狀具有凹凸感的盤飾時，我們應該如何去設計和呈現出這樣的效果呢？這時候就要運用到我們的抽象思維，忽略掉實物對象一些復雜的細節部分（如曲面），抓住所需設計效果的主要特征，可根據顏色的深淺來表現出盤面凹凸的立體感，即用相對盤面顏色更深的顏色來突出盤面較暗的部分，以此制造“凹”的視覺效果（如圖1），讓他人能夠明白你的作品設計所要表達的意圖。

● 分解思維

分解思維即當我們思考一個問題時，我們可以把這個復雜的問題整體分解為各個較為簡單、容易被理解和實現的組成部分，這些組成部分可以看作是一個個相互獨立而又互相聯系的小問題，然后再逐個攻破這些小問題來解決大問題，減輕問題解決的負擔，使問題的解決更加輕松、有效，問題解決的方式更容易被接受。

以Fireworks的手繪團扇設計為例，一把團扇的繪制不是一氣呵成的，當你想把這把扇子做得較為精致時，你會考慮到很多細節，如扇子的立體感、扇炳上的裝飾、扇面上的圖案設計、扇面邊框的修飾和各個部分材質質感的表現等。因此，我們在設計團扇時可以運用分解思維將整個團扇分解為扇面（包括扇面形狀、繪畫、材質和邊緣修飾）、扇柄（包括柄頭、柄尾的裝飾和柄身的長短、材質）、流蘇（包括流蘇結和流蘇條）。整體分解為大部分，各個大部分再次分解為更小的部分，而分解出來的各個小部分可以放在不同的圖層來操作和實現。我們先逐一完成不同圖層的內容，再將多個圖層合并在一起，從而完成我們的作品（如圖2）。

● 算法思維

簡單來說，算法思維可以理解為通過思考和實踐，制訂一系列明確的操作步驟來得出問題解決的方法。相對于文章研究的內容來說，算法思維能夠幫助我們給出具體的作品完成方案，同時可以幫助學生在解決問題的過程中學會怎樣選擇適合的操作工具和方法技巧，如何利用思維工具設計作品制作規劃表（設計清單）。我們從解決某個問題的操作步驟中總結出規律規則形成解決方案，當我們遇到其他類似問題的時候，便可以通過執行此方案來使類似問題得到有效解決。

在圖形圖像處理軟件中，我們分解任務整體并放在不同圖層，各個部分圖層的內容是有先后之分的，即圖層的擺放位置是有順序的。如何能夠按照正確的次序來完成作品的制作呢？這時候，學生小組成員之間可以進行頭腦風暴，激發并動用算法思維來列出一個作品設計清單，按照設計清單我們就知道應該先做什么，后做什么，從而成功地達到設計目的和完成設計效果。如上頁表所示，以使用Fireworks來設計“世園會”牡丹邀請函（外殼）為例（如上頁圖3），制作一個圖層設計清單來幫助學生完成作品繪制的流程規劃。

在制作圖層設計清單的時候，我們會發現一個規律：圖層的擺放是有順序的，從底往上每一個圖層安排的內容都要深思熟慮，前一個圖層會覆蓋掉后面圖層的內容。如上頁表中，圖層3和圖層4的順序是不能顛倒的，因為圖層4的牡丹花經過鏤空效果處理后，鏤空部分要顯示下一層白色的內容（邀請函的內頁顏色），這是我們需要復制圖層的意義所在。因此，我們在運用圖形圖像處理軟件圖層命令的時候，都要注意到這個問題。

● 評估思維

在運用Fireworks進行電腦藝術設計的過程中，可能有多種方案可以實現同樣的設計效果。這時候，教師就需要引導學生綜合考慮多個方面的因素對這些方案進行整體評估，如完成任務的可行性分析、效率，最終優化設計過程，得到作品制作的最佳方法。這便是我們在電腦藝術設計過程中培養學生所使用到的評估思維。

以八瓣花朵形狀的團扇設計為例，學生在制作的過程中會思考一個問題：在Fireworks軟件中，應該使用什么工具能夠繪制八瓣花朵扇面呢？有的學生會根據前面所學的相關知識，一下子想到可以使用“鋼筆”工具繪制路徑或者“鉛筆”工具和“刷子”工具來畫出線條輪廓。前者是矢量工具，可以設置線條和填充屬性（如顏色、紋理），但是“鋼筆”工具的掌握運用必須要熟悉，繪制的線條效果才能流暢，這就對設計者應用相關工具的能力提出了要求;后者是位圖工具，屬性樣式較少，不方便后期對圖形圖像進行處理。有的學生經過自身對Fireworks軟件的摸索，發現還有一個矢量工具可以更方便、更快速地幫助我們完成任務，并且完成效果好，這便是“星形”工具。使用“星形”工具繪出星星圖形后，在星星圖形的左下角會出現一個黃色的菱形編輯點，此時選定黃點按住鼠標左鍵向上或者向下拖拉改變點數，會快速地得到不同角數的星星圖形;接著選定出現在星星尖角上的黃色菱形編輯點，按住鼠標左鍵向圖形內部拖拉，便會快速地通過改變星星尖角的圓度來制作出花瓣狀（如圖4）。

再以玉石平安扣擺件的設計為例，顯然使用“鋼筆”工具、“畫筆”工具或者“刷子”工具畫正圓都不是好的選擇，大家第一個想到的方法肯定是“橢圓”工具加上Shift鍵便可以畫出正圓。完成正圓的繪制后，學生開始面對下一個問題：如何畫出圓環？畫出圓環的方法不止一種，有的學生會使用“組合路徑”中的“打孔”功能。這是我們在以往的Fireworks教學中最常用到的技巧，具體操作是使用“橢圓”工具畫出兩個直徑不一樣并且圓點均以畫布中心對齊的正圓，再將兩者重疊的部分去除（如圖5）。也有學生會找到新的辦法，如我們可以使用Fireworks軟件中的“面圈形”工具，直接、快速地得到同樣效果的圓環。通過調節控制內徑的黃色菱形編輯點，還可以很便捷地改變圓環的粗細（如上頁圖6）。

簡單來說，在電腦藝術設計教學中，評估思維就是鼓勵學生通過精彩的頭腦風暴和積極的探索，為完成同一個任務、達到同一種設計效果尋找最快速、最方便、最創新的方法技巧。

● 概括思維

概括思維就是學生應該具備的一種對已解決問題進行歸納方法、總結經驗，形成一個通用的解決方案，當遇到類似問題的時候，可以舉一反三地運用這個方案來找到新問題解決方式的能力。

以電腦藝術設計中的陰影設計為例，在我們運用Fireworks軟件來設計和制作作品的時候，什么情況下需要用到“陰影”效果呢？當我們需要呈現物體兩者之間前后距離感、物體的凹凸感或者使物體具有立體效果時，可以為物體相關部位設置“陰影”效果。我們可以先從簡單的卡片整體立體感的陰影設計出發（如圖7），來學習如何在Fireworks電腦藝術設計中對物體設置陰影效果。然后，讓學生學會知識遷移，將所掌握的知識和技能運用到更復雜、更高難度的設計中，如玫瑰花鏤空部分凹凸感的設計（如圖8）。

上面兩個作品都運用到了濾鏡“投影”，通過設置其“距離”值來改變陰影的大小和“角度”值從而改變陰影的方向，以此來制造不同的陰影效果。在電腦藝術設計教學過程中，我們要培養學生的概括思維能力，幫助學生學會尋找不同作品制作之間的相同之處，引導學生挖掘出新、舊任務之間的聯系和異同，運用遷移規律嘗試將學過的某種知識和方法技巧使用到新作品中，使新作品達到所需的設計效果，并將這種知識和技能的使用情況和使用技巧，即什么時候使用、如何使用等問題進行概括和總結，形成一種作品制作能力。在以后遇到同類型效果作品制作的時候，可以快速地運用這種能力來解決問題，這就是概括思維在信息技術學科教學中的積極應用。

信息技術教學本來就具備很強的實踐性，實踐性是信息技術學科的學科特點之一。本文結合信息技術學科的教學實踐，探索如何在基于Fireworks的電腦藝術設計中巧妙地鍛煉和提升學生的各項思維，著重在信息技術運用實踐中培養學生的計算思維。在信息技術教學中給予學生充分思考和學習實踐的時間與機會，鼓勵學生在信息技術運用實踐中動用多方面的思維方式，讓學生能夠在解決問題、掌握知識與技能的實踐過程中提高自身的計算思維能力。教師在信息技術教學中也要及時轉變自身的教育觀念，改變教學方法，為學生提供更多的自主探究學習的空間，讓學生在自主學習和探究性學習的過程中發揮思維潛能，增強主動解決問題的意識和自學能力，激發創造性思維。在教師的教學觀念與時俱進、教學方式不斷得到更新的同時，其教學能力和專業知識水平也在不斷提高，這無論是對教師還是對學生而言，都是百利而無一害的。