初中信息技術(shù)教學中提高學生計算思維能力的策略

陳修娟

[摘? ?要]新課程改革強調(diào)，信息技術(shù)教學應(yīng)重視對學生計算思維能力的培養(yǎng)。在初中信息技術(shù)教學中，教師可通過游戲化教學、生活化教學、發(fā)現(xiàn)式教學培養(yǎng)學生的計算思維能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]初中;信息技術(shù)教學;計算思維能力

[中圖分類號]? ? G633.67? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）15-0028-02

計算思維作為信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)被列入課程標準。信息技術(shù)教學作為培養(yǎng)學生計算思維的重要途徑，應(yīng)當順應(yīng)時代趨勢，改變技術(shù)化取向，注重培養(yǎng)學生利用計算思維解決問題的能力，提高學生的信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)，使學生能更好地適應(yīng)當今社會。

一、在游戲化教學中培養(yǎng)學生的計算思維能力

建構(gòu)主義學習理論認為，學習者是主動的知識建構(gòu)者，不是被動的信息接受者;學習的過程是學習者探究的過程。學習者通過重組、綜合、轉(zhuǎn)換、改造頭腦中已經(jīng)掌握的知識經(jīng)驗來闡釋新事物、新現(xiàn)象、新信息、新問題，最終生成屬于個人獨有的意義。游戲化教學提倡學習者在教師提供的建構(gòu)知識環(huán)境中主動運用自己已有的知識去解決游戲過程中遇到的問題，游戲過程需要自控力，需要社會經(jīng)驗的融合。建構(gòu)主義學習理論中所描述的學習者行為與游戲化教學中所描述的學習者行為一致，所以基于建構(gòu)主義學習理論的游戲化教學方式在教學中具有重要的實踐意義。

胡衛(wèi)平教授在《科學思維培育學》一書中指出，在思維培育教學中，宜采取游戲的方式進行教學，因為在寬松的游戲氛圍中學生敢于大膽猜測、多向發(fā)散思維，最大限度地發(fā)揮想象力，從而能有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力。

筆者在教學中將游戲化教學方式與計算思維能力的培養(yǎng)結(jié)合起來，實踐證明游戲化教學有助于提高學生的計算思維能力。

[教學章節(jié)]蘇教版信息技術(shù)七年級第3章第2節(jié)第3課時《排序》。

[教學環(huán)節(jié)]自主探究。

[教師活動]對學生說：同學們，接下來我們來進行“快樂尋寶”游戲，游戲包括三個關(guān)卡。關(guān)卡一，將“學生健康體質(zhì)測試表”中的所有記錄按照“姓名”字段從小到大排序，并記下排序后的第一行同學的“體重”數(shù)值，該“體重”數(shù)值作為打開尋寶大門的第一把密鑰。關(guān)卡二，將“期中檢測成績表”中的所有記錄按照“總分”從大到小排序，“總分”相同的按照“語文”從大到小排序，“語文”相同的按照“數(shù)學”從大到小來排序，記下最終排序后的第十行同學的“考試號”數(shù)值，該“考試號”數(shù)值作為打開尋寶大門的第二把密鑰。關(guān)卡三，將關(guān)卡一和關(guān)卡二中所記錄下來的兩個數(shù)值連接起來，所形成的數(shù)字串就是打開尋寶大門的最終密鑰。

[學生活動]按照關(guān)卡要求開始闖關(guān)，可以參考微視頻、學案、書本等查找闖關(guān)方法，如遇到自己無法解決的困難可以小組討論或向老師求助。

[設(shè)計意圖]將傳統(tǒng)的教師單方面講授轉(zhuǎn)為“玩游戲—比較游戲結(jié)果—對結(jié)果進行分析總結(jié)”的學習方法，將啟發(fā)式推理、分解解決任務(wù)、約簡和轉(zhuǎn)化任務(wù)、關(guān)注點分離等計算思維方法滲透到游戲探究過程中，提高學生解決問題的能力。

本節(jié)課的教學內(nèi)容為數(shù)據(jù)的排序操作，該環(huán)節(jié)在設(shè)計過程中采取了關(guān)注點分離，抽象和分解處理任務(wù)，仿真解決抽象問題，約簡、嵌入和轉(zhuǎn)化任務(wù)及啟發(fā)式推理等計算思維方法，將枯燥的單方面的知識傳授轉(zhuǎn)為游戲化教學。學生在掌握本課內(nèi)容的同時，提高了學習的興趣，鍛煉了各種計算思維能力，教學效率也較高。

二、在生活化教學中培養(yǎng)學生的計算思維能力

“教育準備說”理論認為，教育是生活的過程，而不是將來生活的準備。建構(gòu)主義學習理論認為，教學應(yīng)讓學生從生活中、從各種活動中進行學習，通過與生活實際相聯(lián)系，獲得直接經(jīng)驗，主動地進行學習。單純通過教師說教或從書本中學習，學生將會失去學習的興趣。李藝、張義兵提出的信息技術(shù)教育的雙本體觀認為，信息技術(shù)教育是大眾文化取向的部分與技術(shù)取向的部分的復合物。

生活化教學倡導信息技術(shù)教學要與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合，而作為方法論的計算思維正是用來解決現(xiàn)實生活中所遇到的問題的，所以開展生活化教學，有利于培養(yǎng)學生的計算思維能力。

筆者在一節(jié)市級公開課中使用了生活化教學的方法，下面是該節(jié)公開課的教學片段。

[教學章節(jié)]蘇教版信息技術(shù)八年級第4章第2節(jié)第1課時《算法的概念》。

[教學環(huán)節(jié)]情境導入。

[教師活動]對學生說：同學們，老師今天早上從家驅(qū)車來到貴校和大家一起學習，請大家?guī)椭蠋煼治鲆幌逻x擇什么樣的行駛路線最為便捷。

[學生活動]思考并說出可以使用手機或車載導航系統(tǒng)等方法。

[教師活動]對學生說：對，接下來我們就借助導航系統(tǒng)來研究一下行駛路線（出示導航路線圖）。我們不難發(fā)現(xiàn)駕車路線指南提示有六種方法可選，分別是推薦路線、時間優(yōu)先、少收費、躲避擁堵、不走高速、高速優(yōu)先，我們可以根據(jù)自己的需要選擇合適的方法。在用計算機編程解決問題時也一樣，解決同一個問題可以有許多種不同的計算思想和方法，我們把這些用于解決問題的計算思想和方法稱為算法。當然，每種算法的工作效率也大不相同，算法的優(yōu)劣直接影響所編程序的質(zhì)量，所以算法是程序的靈魂。今天我們就一起來認識“算法”。

[設(shè)計意圖]用身邊生活中的事例來引出課題，并形象地說明計算思維的實用性。

上述教學環(huán)節(jié)以生活中常見的“導航選路”為切入點，引出本節(jié)課的主題——算法的概念，整個環(huán)節(jié)緊扣生活實際，將課本內(nèi)容生活化，讓學生從生活中直接獲取經(jīng)驗，并使其體會到計算思維在解決實際生活問題時的實用性和重要性。

三、在發(fā)現(xiàn)式教學中培養(yǎng)學生的計算思維能力

發(fā)現(xiàn)式學習理論認為：學習是學習者的事情，學習的過程是學習者通過已學知識經(jīng)驗對所學知識主動認知的過程。基于計算思維培養(yǎng)的發(fā)現(xiàn)式教學是將計算思維貫穿于整堂課，滲透到所有的教學環(huán)節(jié)中，主張學生獨立思考、自己發(fā)現(xiàn)問題、自己解決問題并得出結(jié)論的一種教學方法。它摒棄以往的講授式教學方式，主張學生通過仔細觀察，利用外部環(huán)境進行知識建構(gòu)。學生在教師的引導和啟發(fā)下，結(jié)合計算思維去發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題，并將這種思維方式內(nèi)化于心，潛移默化地運用在實際生活和學習中。

下面通過實際教學中的一個案例來闡述如何通過發(fā)現(xiàn)式教學提高學生的計算思維能力。

[教學章節(jié)]蘇教版信息技術(shù)八年級第1章第3節(jié)第2課時《引導層》。

[教學環(huán)節(jié)1]情境導入。

[教師活動]對學生說：請同學們分別打開“蘋果垂直掉落”動畫和“憤怒的小鳥”游戲視頻，對比兩個動畫中對象運動的軌跡，你們發(fā)現(xiàn)了什么？

[學生活動]仔細觀察兩個動畫，尋找兩種不同的運動方式，回答出直線運動和曲線運動。

[教師活動]對學生說：對，在前面幾節(jié)課中，我們介紹了制作直線運動的方法，但是在現(xiàn)實生活中，不可能所有的物體都做直線運動，剛才大家看到的第二個動畫視頻中的小鳥，就是沿著曲線運動而繞過障礙物的。那么曲線運動是如何產(chǎn)生的？曲線運動是沿著什么樣的路徑展開的？曲線運動和直線運動有無聯(lián)系？

[學生活動]思考曲線運動路徑展開后的狀態(tài)，結(jié)合課本和學案，探索并發(fā)現(xiàn)解決方案。

[設(shè)計意圖]讓學生在教師的引導和啟發(fā)下，通過自身的觀察發(fā)現(xiàn)問題所在，并嘗試使用仿真解決抽象問題及轉(zhuǎn)化任務(wù)的計算思維來解決問題。

[教學環(huán)節(jié)2]自主探究。

[教師活動]準備一根繩子，先拉直，然后讓一個學生拉動繩子上的某個點，再讓這個學生拉動繩子上的多個點，請學生們觀察這一現(xiàn)象，說出自己發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，并思考如何在Flash軟件中實現(xiàn)曲線運動。

[學生活動]仔細觀察并說出所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律：假設(shè)繩子上有無數(shù)個點，任意拉一點到直線之外，實現(xiàn)折線效果，如果連續(xù)拉動多個點到直線外，就實現(xiàn)了曲線效果，其實每個點相當于動畫中的每個幀，通過連續(xù)幀的方式可以將直線運動轉(zhuǎn)化為曲線運動，可以采用補間動畫來實現(xiàn)。

[設(shè)計意圖]使學生在觀察發(fā)現(xiàn)中真正體會到遞推算法思想在動畫制作過程中的運用。

以上這兩個環(huán)節(jié)的教學設(shè)計采用了將發(fā)現(xiàn)式教學和計算思維相結(jié)合的教學方法。在教師適時合理的引導下，學生通過仔細觀察發(fā)現(xiàn)問題，積極思考并尋找規(guī)律，先利用分解和抽象的計算思維將復雜問題簡單化，再利用遞推的計算思維將任務(wù)轉(zhuǎn)化，最終突破難點，解決問題。

計算思維的提出順應(yīng)了信息社會的需求，但其培養(yǎng)不是一蹴而就的，而是一個循序漸進的持久的過程。信息技術(shù)教師應(yīng)緊密結(jié)合教學實際，將計算思維的相關(guān)方法滲透到教學中的每個環(huán)節(jié)，以達到培養(yǎng)學生計算思維能力的目標。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? Wing J M.Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）：33-35.

[2]? 鐘柏昌，李藝.計算思維的科學涵義與社會價值解析[J].江漢學術(shù)，2016（2）：88-97.

（責任編輯? ? 周侯辰）