例談計算思維培養的初中信息技術課程教學

楊曉婷

摘要：作為初中信息技術核心素養的基本要素之一的計算思維，其重要性在信息技術教學中不言而喻。文章淺談新課標中關于計算思維的定義和作用，探討培養中學生計算思維能力的策略和方法。在教學中通過情境創設，設置恰當的主題，引導學生把遇到的復雜問題抽象化，進而運用計算機高效、自動化運行的特性解決實際問題，最終在整個教學實施過程中逐步培養初中學生的計算思維能力。

關鍵詞：計算思維;初中信息技術;課堂教學

自信息技術新課標頒布以來，如何在初中信息教學中落實學科核心素養的培養，成為目前所有初中信息技術教師急需攻堅的課題。新課標指出：中學信息技術學科核心素養包含信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個大核心要素內容。隨著培養信息技術學科核心素養的要求提出，計算思維的培養也隨之成為中小學信息技術課程的重要目標指向。基于培養中學生的計算思維能力，筆者在初中信息技術課堂中不斷探討和研習。本文以《接蘋果小游戲——魔法編程》課堂實踐為例，淺談初中信息技術課堂中培養學生計算思維的可行性策略和實施方法。

一、計算思維的概念

計算思維就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。計算思維的概念，是2006年由美國計算機科學系周以真教授所定義的。計算思維的本質可理解為對求解具體復雜問題的抽象和實現問題處理的自動化。

二、計算思維的用途

計算思維滲透在我們生活的各方各面，影響著各學科領域的發展。計算思維不僅僅屬于從事計算機科學的人群，它還是我們每個人所需的基本技能。計算思維不是教材內容的某個知識點，它是一種思維方式，需要個體在學習過程中逐步培養，教師在學科課堂教學時要將教材內容與計算思維能力培養二者緊密結合在一起，有計劃、合理地開展思維拓展活動，從而提升學生的計算思維能力。在信息技術教學活動中，教師明確教育目標，并通過一系列的主題活動或項目，落實對學生計算思維能力的培養。經過計算思維培養的學生善于問題的抽象、演繹推理和歸納，更容易發現規律，在解決問題的過程中擁有很大的思維靈活性和開闊性。

三、初中信息技術教學中的計算思維培養

編程相對其他科目內容，在教學過程中更容易培養學生計算思維能力。筆者就在信息技術教學過程中如何落實計算思維能力的培養做了一些的探討和應用。本文以《接蘋果小游戲——魔法編程》一課為例，就如何在信息技術教學過程中培養初中學生的計算思維能力進行分析和研究。

（一）以項目式學習為主的教學模式

在魔法編程Scratch教學實踐中，筆者以“創設情境一知識新授一任務呈現一分析任務一動手操作一學生演示”為主線，設置多層次的任務關卡，循序漸進地引導學生思考問題，鼓勵學生把個人想法通過魔法編程實施，運用編程軟件檢測其算法的可行性。筆者在本節課中采用任務驅動、問題探究、廣播演示、微課視頻等教學方法。

在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課，課堂開始時，筆者以生活中流行的小游戲為情景引入，同時運行播放教師提前準備的Scratch小游戲——“接蘋果”（播放時相關程序語句以隱藏），并讓學生上講臺嘗試接蘋果小游戲。課堂以情景吸引學生的興趣，接著教師向學生提出問題，學生個人能否由游戲玩家向游戲設計者進行進階。學生交流討論，教師適時提出本節課的學習目標，讓學生嘗試用Scratch編寫自己的“接蘋果”小游戲，使學生明確本節課的學習任務。

（二）重視計算思維能力的培養

計算思維能力培養的過程，是對復雜問題的探究過程，是教師引導學生循序漸進地思考問題的過程，是讓學生逐步養成思考習慣的過程。學生在面對具體問題時，要學會思考如何將問題構建成計算機可處理的模型并實現問題的自動化執行。

1.教學環節著重對問題的抽象處理

在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課中，教師在課堂開始時，提及生活里熱門的小游戲，并打開以前學生編寫的小游戲，吸引學生的注意力，適時情境導人新課內容并明確學生的學習任務。教師打開“接蘋果”小游戲，要求一名學生到教師機用Scratch軟件試一試。因為前幾節課已介紹了Scratch程序運行指令，學生得到教師的允許，看了教師展示的游戲描述，很快就熟練游戲操作。接收廣播的學生也興致勃勃，對編寫程序的熱情高漲。教師提出主題任務，讓學生思考，如何編寫自己的“接蘋果”小游戲。教師引導學生把問題抽象化處理，學生交流討論，在編程過程中如何實現小游戲的規則要求。師生共同討論、歸納形成程序結構流程圖（如圖1）。在結構流程圖的構建過程中，學生通過一系列的思考活動，實現對其計算思維的培養。

2.注重細節問題引導

在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課中，學生的思維經歷多次抽象后，能夠將“滑板接蘋果”這一實際問題轉化為“用程序自動實現滑板隨鼠標移動接蘋果”。但問題依然存在，教師繼續設問：（1）程序運行過程中，蘋果下落以及反彈的角度大概在哪個范圍？（2）為什么流程圖里加個“移動5步”的指令？能不能不要？結合前面所學內容，經過思考、嘗試，有學生結合生活經歷和理科學科知識，得出結論蘋果下落的角度是“面向在135度到225度間隨機選一個數方向”，蘋果反彈的角度是“面向在負60度到正60度”，流程圖里加個“移動5步”的指令是為了實現蘋果的下落動作。

3.在程序執行與調試過程中滲透計算思維能力培養

程序的執行和調試是編程的重要環節。在程序執行和調試的過程中出現的問題是突發的、因編程者而異。因此，執行和調試程序對學生的思維能力要求更高，對學生的計算思維培養更深入全面。在《接蘋果小游戲——魔法編程》一課中，學生在經歷了問題抽象化，構建程序流程圖的過程后，開始“接蘋果”小游戲的程序編寫。學生邊編寫邊調試程序，發現問題，解決問題。比如，在程序編寫過程中，有的學生發現無法把“在135度到225度間隨機選一個數”運算命令嵌入“面向10度方向”運動命令語句中。這時教師讓學生先觀看微視頻，自己查找問題的解決方案。在有高難度的問題出現時，師生共同探究，一步步探尋解決方案。學生在面對各種編程突發問題時，利用自身的計算思維能力可以高效地解決問題，不再需要教師手把手地指導。

課堂結束時，教師提出“拓展任務”讓學生在課后進行思考和探索：如果增加游戲難度，同學們應該如何設計優化當前的小游戲程序？學生帶著拓展任務，課后繼續思考。課后任務拓展可以有效地保證學生的計算思維培養的延續。

四、結語

學生體會計算思維的本質——抽象和自動化，是信息技術教學過程中培養學生計算思維的重要環節。初中編程教學力求學生將實際問題進行化簡、分離、抽象成計算機可處理的問題，并利用計算機高效運行、自動處理的特性去解決問題。計算機思維能力的培養并不是在短時間內就能夠形成的，而是在課程的開設過程中逐漸養成的。在信息技術課程教學中，教師需要把計算思維培養滲透進教學內容和教學模式當中，循序漸進地引導學生思考，拓寬學生的思維視野，在常規課程和校本課程中有效訓練學生的計算思維能力。