淺談在信息技術教學中計算思維的培養策略

郭健

摘要：文章通過對當前計算思維的研究現狀進行分析，結合中學信息技術課程的特點，提出計算思維的培養策略。以中學生Scratch程序設計教學為例，對計算思維模式進行實踐，將抽象的計算思維具體化；強化教師的教學方法，幫助學生培養科學的思維方式，提煉出程序化解決問題的方法，最終達到培養學生計算思維的目的。

關鍵詞：計算思維；信息技術；培養策略

一、計算思維的研究現狀

我國學者錢學森早在20世紀80年代便將“思維”作為一種科學來研究；國內學者黃崇福從人工智能的視角最早定義了計算思維的概念；周以真教授更為具體地剖析了計算思維內容的標志性概念；王榮良教授指出，可以通過探究式模式、任務驅動教學模式，以及實驗教學模式來鍛煉學習者的計算思維能力。大量的研究為計算思維從理論走向實踐提供了更多的方法和依據，為計算思維在教育教學中的培養和發展提供了更為廣闊的思路。

二、計算思維的培養策略

1.建立科學的計算思維課程體系

通過開展調研活動，完善教師的培訓制度，開發符合計算思維養成為目標的課程。以學生為主體，通過對教學案例的分析，學生自行查閱資料，主動思考，找出解決方案，進而實現對問題的抽出、建模，清晰地建立自己的知識體系結構，將原本抽象的計算思維理論應用到實踐中。在這一過程中，教師更多起到的是引導與組織的作用，這樣的學習過程已經遠遠超過了學習內容本身，更多側重的是學生思維能力的進階。

2.強化計算思維模式的訓練

（1）系統模式。

對于很多問題，需要我們系統、全面地進行實踐和遷移，系統模式的思維，重點關注學生橫向思維和縱向思維的發展。例如，在教學大連理工大學出版社出版的《義務教育教科書·信息技術》（以下統稱“教材”）九年級下冊“WPS文字部分”的內容時，教師可以采用單元化的教學模式，引導學生構建知識結構圖，清晰、直觀地理清學生的學習思路。

（2）程序模式。

類似于計算機的程序結構（順序、分支和循環），讓學生可以參照一定的邏輯順序，合理、有序地找出解決問題的方法，科學地訓練計算思維。

目前，國內很多省、市中學的信息技術課程中都開設了Scratch編程課，采用Scratch編程工具，引導學生在解決問題的過程中不斷激發思維，大膽發揮自己的想象，有效培養學生的計算思維能力。下面以教材七年級下冊Scratch“海盜奪金——偵測與機會指令”一課為例。

①動畫導入。

教師為學生播放“海盜奪金”任務的前情動畫視頻。導入的方式可以是故事，也可以是游戲，目的是吸引學生的注意力，帶動學生積極、主動思考，更具體、詳細地反饋自己的感受和想法。

②知識新授。

任務1：小心礁石。主要目的是讓學生理解并掌握偵測模塊的使用方法，為學生提供思維線索，引導學生后續的探究。因此，任務1的設計是在腳本中提供主要的程序塊，讓學生通過拼接、補充等方法完善程序，最終實現游戲程序的編寫。半開放式的任務設計，在有目的引導學生掌握知識點的同時，培養學生獨立思考、解決問題的能力。另外，教師可以引導學生結合思維導圖，更加具體地剖析游戲的角色和規則，引導學生養成良好的思考習慣和思維方式。

③知識拓展。

任務2：財寶從天而降。任務2設置的目的是引導學生理解游戲中“機會”的含義，掌握變量的使用方法。在任務1的鋪墊下，任務2的要求將更加開放，鼓勵學生創新和遷移。任務2實施的主要步驟為“小組討論，制定方案—確定游戲角色和規則—設計腳本，運行并調試程序—展示與評價”。在方案的反復討論、程序不斷調試的過程中，學生的思維得到充分鍛煉和發展。

④總結提升。

嘗試加入更多不同的游戲角色和角色屬性，增強游戲的可玩性。程序設計的過程便是不斷思考的過程。

（3）數據處理模式。

教師還可以通過軟件將需要的數據整理出來，用圖表等形式進行歸納總結。

（4）團隊合作模式。

以小組為單位，進行討論。在任務驅動的前提下，團隊合作、相互交流，甚至辯論，會收獲很多意想不到的效果。

3.促進計算思維的養成

（1）引導學生進行階段性總結。

教師可以階段性地歸納并總結計算思維培養過程中存在的問題，并引導學生定期進行自我梳理。總結可以采用故事、圖表、思維導圖等多種形象的方式，分享自己從未知到已知、從困難到容易的思維過程。

（2）加強課后輔導交流。

初中信息技術課程一般一周僅有一課時，這給思維概念的建立及后續關聯課程的開展帶來了很大困難。增加線上平臺的實時互動和交流，通過在線問答等方式，隨時幫助學生展開計算思維的實踐。這樣學生可以將相關成果及時反饋到平臺上，有利于計算思維的連貫性培養。

（3）建立有效的評價標準。

課堂教學需要有詳細的脈絡結構，評價課程的效果，關鍵看是否與預設的效果吻合。在符合教學設計的前提下，教師和學生的思路是可以進行計算思維發散的。在不斷推敲和優化課程內容的過程中，學生的思維能力間接得到了提升。另外，教師還可以考慮將計算思維的培養進行多學科、多領域的融合。

三、結束語

隨著信息技術的發展，學校生活會在潤物無聲的改變中發生翻天覆地的變化。未來世界將不再需要單一的技能型人才，而是需要完善的知識結構、極強邏輯思考力和高感知力的復合型人才。計算思維作為人類特有的思維能力，是在解決問題的實踐過程中培養出來的。因此，教育要回歸生活，讓學生真實地去參與、實踐、體驗、感受，運用真正的知識，探索真正的世界，解決真正的問題。

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