初中信息技術課堂學生計算思維的培養

呂莉

摘? 要：隨著課程改革的不斷深化，明確了信息技術學科核心素養的概念，有效突出了計算思維在信息技術教學中的重要地位。信息技術課堂的核心目標是培養學生的計算思維和解決問題的能力。文章以“機器人走迷宮”為例，探究在初中信息技術課堂中學生計算思維的有效培養策略。

關鍵詞：信息技術;計算思維;培養策略

計算思維是信息技術學科核心素養之一，是學生個體充分利用計算機科學領域的思想方法，在解決問題過程中產生的一系列思維活動。具備計算思維的學生通過多種方式收集各種信息資源，并且運用科學、合理的算法形成問題解決的方案，這是問題解決的有效方式。因此，在信息技術課堂中，教師要有意識地培養學生的計算思維，推動信息技術課程健康發展。文章以甘肅教育出版社《義務教育實驗教科書·信息技術》八年級下冊“機器人走迷宮”為例，探討如何培養學生的計算思維。

一、“機器人走迷宮”的分解

計算思維能夠分解問題，由復雜的問題轉變為簡單的問題。學生完成從解決簡單的問題再到解決復雜的問題這一過程，便是復雜問題的有效解決方法。

“機器人走迷宮”這一過程較為復雜，需要學生面對各種不同的情境，按照任務需求分解機器人在迷宮中面對的情況，即分為左邊沒有墻，左邊有墻、前邊沒有墻，左邊有墻、前邊也有墻三種情況。解決機器人在這三種情況下的行動，就可以讓機器人走出迷宮，這也降低了“機器人走迷宮”任務的難度，激發了學生的探究欲望。

二、“機器人走迷宮”的模式識別

教師組織學生模仿“機器人走迷宮”活動，找出人走迷宮與機器人走迷宮之間的異同，并根據異同情況解決機器人走迷宮期間遇到的問題。教師讓一名學生蒙上眼睛走出教室，發現在沒有任何幫助的情況下，學生很難走出教室，而讓學生靠墻行走，學生則能很快走出教室。在走出教室的過程中，學生需要通過雙手配合才能完成走出教室的活動，那么機器人的手是如何感知的呢？其可以采用紅外避障傳感器，讓機器人感知周圍環境，進而尋找迷宮的出口。教師鼓勵學生尋找事物之間的相似性，利用相似性解決相應的問題。

三、“機器人走迷宮”的模式歸納

教師可以將迷宮圖和機器人分發給已經劃分好的小組，鼓勵學生在小組內進行自主探索，不斷嘗試各種方法，引導機器人走出迷宮。通過活動可以發現，幫助機器人找迷宮出口的過程與幫助人走出教室的模式一致，因此，可以將分解出的機器人走迷宮遇到的三種情況制定相應的行動，層層遞進的完成分解任務，促使學生自主思考、分析問題，進而解決問題，有效培養學生的計算思維。這樣學生能夠具備提煉信息的能力，并且依據同樣的信息解決類似的問題，實現問題解決方案總體思路的構建。

四、“機器人走迷宮”的算法設計

在解決“機器人走迷宮”這個復雜問題時，已經將其分解為各個簡單的小問題，但是最終要將各個小問題按照順序組合起來，這個過程需要程序設計。在程序設計中，最為重要的就是算法。教師可以利用流程圖表示，促使學生直觀、清晰地了解程序的運行過程和邏輯關系。流程圖的使用可以幫助學生更好地學習程序，將復雜的問題簡單化，促使學生更加深入地理解程序設計，提升信息技術課堂教學效果。學生的流程圖設計要經過不斷的完善，確定最終的程序。

學生利用已經學習過的編程知識和仿真知識，發現“機器人走迷宮”教學活動存在的問題，并加以分解，分析問題，找出解決問題的方案，使學生感受到自主探索的樂趣，不斷地深入學習。在此教學活動中，所有小組學生都已經完成了教學目標，讓機器人順利走出迷宮。同時，教師利用“機器人走迷宮”的教學活動，培養了學生的計算思維，并得以有效運用，促使學生可以將計算思維運用到實際生活中。

五、“機器人走迷宮”的課后反思

在“機器人走迷宮”的課堂教學中，教師組織學生將復雜的問題分解為三個較為簡單的問題，并且利用模擬的方式，即通過學生走出教室的模式分析機器人走出迷宮的活動，并找出兩個活動之間的異同，進行解決。總結、歸納機器人走迷宮的一般方法，將其制作成流程圖，促使“機器人走迷宮活動”通過流程圖直觀地展現在學生面前，而學生根據流程圖進一步設計機器人走迷宮的程序，完成整個教學活動，有效達成教學目標。學生通過觀察、分析、比較等方法，層層遞進地解決問題，且各個分解后的小問題按照相應的順序完成排列，制定機器人走出迷宮的策略。在整個活動過程中，學生學會了自主尋找解決問題的方法，促使學生在遇到類似問題時也可以運用計算思維解決。

綜上所述，在信息技術課堂中，教師可以通過問題的導入，引導學生對復雜的問題進行分解，加以分析，通過抽象的模擬思維，尋找問題的解決方法，不僅培養了學生的計算思維，同時也培養了學生運用信息技術知識解決實際問題的能力。計算思維增強了學生面對復雜性、開放性問題的自信心，從而攻克難題，提升學生解決問題的能力。因此，教師要注重學生計算思維的培養，為學生未來的生活和成長奠定堅實的基礎。

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