淺析計算思維視角下初中信息技術學科學生思維能力提高途徑

張金支

摘要：計算思維是信息技術學科核心素養中的重要組成部分，也是現代公民需要具有的重要素養。本文從培養學生計算思維的重要性出發，結合中學信息技術課程教學特點，提出了利用多樣化教學方法、結合算法程序設計和數形結合三種方式來提高信息技術學科學生思維能力的方法，希望能夠為信息技術教學中學生思維能力的培養提供相應的參考。

關鍵詞：計算思維;學科素養;信息技術教學

中圖分類號：G63?文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）20-109-2

新課程改革明確提出了要發展學生核心素養的要求，具體到信息技術學科，就是要培養學生的信息意識、計算思維、數字化學習和信息責任。計算思維就是指運用計算機科學的基礎概念來理解問題、解決問題的思維方法。而信息技術教學就是培養學生計算思維的重要途徑。下面，筆者將結合自己近些年的教學經驗，具體對計算思維視角下初中信息技術學科學生思維能力的提升進行分析與探究。

一、初中信息技術教學中培養學生計算思維的重要性

1.有利于提升學生自主學習能力

中學階段學生已經養成了一定的學習意識與學習思維，但這并不意味著教師可以放任學生自我發展，而是需要更好的引導和教學，這就對教師的教學能力提出了更高的要求。隨著信息技術的飛速發展，初中階段的教學同樣也會向著現代化和自主化的方向和發展，無論是學生還是教師，都應該掌握一定的信息技術能力。培養學生的計算思維可以讓學生更加順利地提升信息技術水平，實現自主學習能力的提升，達到完善自我，更好成長的要求。

2.有利于激發學生的學習興趣

初中階段的學習中如何培養學生的學習興趣是教師提升教學質量和教學效率的關鍵。在信息技術學科中，教師為了培養學生的計算思維，通常會改變傳統教學模式，將教學內容通過聲音、視頻、動畫等多種方式結合起來。而這些方法將有效吸引學生的注意力，讓學生獲得全方位的感知學習，激發他們的學習意識，提高他們的學習興趣。

3.有利于培養學生創造性思維

創造性思維是學生在學習中發現問題，形成探索精神的關鍵，在中學階段的教學中培養學生創造性思維對于他們今后的發展十分重要。為了讓學生在立體感官教學中形成計算思維，教師通常會使用形象逼真、生動新穎的教學內容來幫助學生對知識進行理解和把握。此時，學生的發散思維也將處于最佳的狀態，只要教師把握好教學難度，充分發揮學生的想象，讓他們通過動手操作的方法不斷進行探究，自然就會在培養學生計算思維的同時提升他們的創新意識。

二、初中信息技術教學中培養學生計算思維的策略

1.利用多樣化教學方法培養學生計算思維

傳統的信息技術教學以教師講解為主，學生被動接受和記憶，這種死板的教學方法雖然可以應付考試的要求，但不利于學生思維的發展。因此，這就要求教師采用多樣化的教學方式來開展教學，在幫助學生掌握各種信息技術知識以及軟件使用方法的同時，讓他們了解軟件設備、人和計算機系統之間的相互作用關系，通過計算、推理、實踐和設計等一系列活動來幫助學生主動融入到課堂學習中去，形成計算思維和解決問題的能力。

例如，在《制作動畫作品》這一單元的教學中，教師可以通過分解問題、算法化思維、啟發式推理、優化處理等一系列活動讓學生在實踐過程中形成計算思維能力。首先，教師要在學生進行案例操作之前為他們展示示范案例，然后讓學生進行模仿設計，弄清動畫設計中所需要的腳本、程序運行順序，通過合作完成制作。最后通過播放動畫來找到制作錯誤的問題，反復進行調整和優化，直到解決問題，獲得滿意的效果。在這一過程中，學生的推理判斷和優化處理能力可以得到提升，滿足了培養學生計算思維的要求。例如，在《智能機器人》這一單元的學習中，為了幫助學生更好的認識和了解機器人的構造以及原理，教師可以在課堂教學中將一些簡單的機器人或是機器人的局部構造交給學生，讓他們進行詳細的觀察和拆裝，闡明各個硬件的名稱和性能，以此掌握課本中的知識。相對于照本宣科的教學方法，這種方式有利于提升學生思考和分析問題的能力，讓他們通過最真實的情境來完成教學任務，實現計算思維的提升。

游戲化教學也是多樣化教學的有效途徑，指在教學中通過游戲機制和游戲化體驗來激發學生的學習動機，提升他們的學習意識和學習能力，實現計算思維的培養。例如，《創建動畫》這一單元中，學生要學習的內容包括了補間動畫、動畫剪輯與制作、形狀補間動畫和動畫配音等等，如果將這些學習內容融入到某一動畫元素中，便可以制作出一個具有故事情節的綜合動畫。因此，教師可以引導學生進行積極地創作，讓動畫中的人物和元素進行碰撞與交流，形成故事情節，完成劇本設計。劇本設計就是要在時間軸上做好動畫元素的動作關系，而這一過程就是培養學生計算思維的有效途徑。筆者在教學中建議學生分三步進行動畫的設計，第一步是選擇素材，構思出故事情境，即明確制作的內容。第二步是分析劇情，明確每個環節。第三步，進行故事情節的制作。在這一過程中，時間軸是成功的關鍵，學生必須要做好對時間軸的把控。

2.結合算法程序設計來提升學生計算思維

計算機程序的設計是讓學生感受算法思維的有效方式。但是，在當前初中信息技術教學中，關于程序設計部分的教學內容十分有限，因此學校可以通過課外的興趣小組，或是校本課程的方式來開展這部分的教學，為該方面具有特長的學生提供學習的條件。受到應試教育的影響，長期以來信息技術教學都沒有得到教師、學生和家長的關注，認為信息技術在中考中的影響作用并不大，只要能夠掌握基本的操作就可以了，要將更多的時間放在主要科目的學習中去。因此，學生信息技術學習興趣不高、教師教學內容簡單等問題的存在嚴重影響了學生計算思維的發展。

信息技術改變生活的事正發生在當下，越來越多的人對計算機邏輯感興趣。故此，許多人也開始關注起了編程部分的教學。初中信息技術教師可以結合學校的實際情況以及學生的需求創新教學方法與教學內容，擴展教學知識，進行編程教學、創客教學等一系列有趣的活動，以此在提升學生信息技術學習興趣的同時拓展學生的視野，提高他們的動手能力，培養他們的計算思維。

例如，教師可以結合九年級下冊《智能機器人》這一單元的內容開展教學，拓展教學活動。2001年，我國就開始舉辦起了一年一度的“青少年機器人大賽”，這項活動不僅培養了青少年對機器人的興趣，更讓他們在動手動腦的同時有所收獲。比賽的內容包括了對機器人的組裝、編程和操作等等。這也正是考察了學生的計算思維。教師可以結合機器人大賽中的項目內容，將機器人項目設計和開發納入到教學活動中，拓展學生思維。另外，VB、Python等語言編程也是培養學生計算思維有效途徑，許多地區已經將他們納入到了教學范圍之內，而對于沒有納入教材中的地區來說，教師則要找到合適的契機向學生介紹有關內容，并通過有效的模式和方法培養學生的計算思維。

在中學信息技術教學中積極開展計算機程序部分的教學是培養學生編程能力和計算思維的有效途徑，也將為他們未來的科學研究和工程實踐提供有利的條件。

3.通過數形結合的方式提高學生計算思維

當前我們已經進入了大數據時代，無論是數據的來源、數據的種類還是數據的數量都已經遠遠超出了人腦可處理和解釋的范圍，如果不采用有效的手段，將會有95%的數據被白白浪費掉，這會嚴重影響到科技的研究與進步。為了解決這一問題，我們提出了將數據可視化的方法，即將數據轉化為圖形，通過最直觀的方式將數據展示出來。

在新版信息技術教學綱要中指出，中學生在信息技術學習中應可以利用電子表格實現對數據的整理、計算，并實現簡單的數據分析和直觀表達。例如，在某一地區重點企業近些年的盈利情況電子表格中，學生需要統計該地區重點企業近些年的經營情況，然后通過函數運算、排序和圖表等方式來進行數據的處理與分析并發現其中所表現出來的問題，提出相應的解決策略。當然，這些數據雖然沒有達到大數據的容量要求，但是對于初中生來說整理這些數據也具有一定的難度，一旦某一細節出現問題將直接影響到最終的結果，更不要說從中去發現問題了。但是，如果可以將這些數據用“圖表”展示出來，就可以實現數據的簡化、具象，幫助學生建立起建模思維。在上述的表格中，學生可以選擇幾個具有代表性的企業，以年份作為x軸，以盈利情況作為Y軸制作圖表。從圖表中便可以一眼看出每一個企業近些年的盈利情況以及變化的過程。然后通過對圖表的分析學生自然也就能夠從中發現問題：為什么某一個年份所有企業的盈利情況都不樂觀？為什么某一企業盈利額在逐年下降？帶著問題繼續分析這些企業的情況，問題自然就可以迎刃而解了。

三、結語

計算思維是信息技術學科核心素養中的重要組成部分，也是現代公民需要具有的重要素養。在初中信息技術教學中培養學生的思維能力需要教師從實際情況出發，在教學過程中始終圍繞著計算思維，通過有效的教學手段和教學方法來進行教學經驗的不斷積累、改善，構建完善的教學體系。

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（作者單位：浙江省臨海市白水洋中學，浙江 臨海 317031）