淺談信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)視域下計算思維的培養(yǎng)

齊長富

摘要：計算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的其核心及關(guān)鍵，它在一定程度上決定了信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展質(zhì)量。計算思維是信息技術(shù)知識、信息技術(shù)能力發(fā)展的更高層次，是信息技術(shù)學(xué)科育人價值的較高追求，所以，在教學(xué)實踐中必須強調(diào)計算思維在信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)體系中的重要性、價值性和根本性。本文結(jié)合自身在信息技術(shù)課堂教學(xué)中的一些實踐，淺薄地談?wù)労诵乃仞B(yǎng)視域下計算思維的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：學(xué)科核心素養(yǎng);信息技術(shù);計算思維

核心素養(yǎng)是學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)系統(tǒng)由信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任4個核心要素構(gòu)成，緊緊圍繞“人與技術(shù)”、“人、技術(shù)、問題解決”、“人、技術(shù)、社會”的關(guān)系而展開，該系統(tǒng)的核心及關(guān)鍵要素是計算思維，影響著其他3個要素發(fā)展的質(zhì)量[1]。由此可見，計算思維的培養(yǎng)情況在一定程度上決定學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展優(yōu)劣，其重要性、價值性、根本性不言而喻。所以，在教學(xué)過程中必須強調(diào)計算思維的培養(yǎng)。計算思維是通過運用計算機知識，發(fā)現(xiàn)問題內(nèi)在規(guī)律，找到解決現(xiàn)實問題的思維方法。計算思維表現(xiàn)為解決問題過程中的形式化、模型化、自動化、系統(tǒng)化[2]。因此，在教學(xué)過程中要從計算思維的內(nèi)涵和表現(xiàn)出發(fā)，找到合適的方法培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

以下結(jié)合本人在高中信息技術(shù)2019教科版必修一數(shù)據(jù)與計算模塊的課堂教學(xué)實踐，談幾點關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生計算思維的粗淺認(rèn)識：

1.著眼于最近發(fā)展區(qū)，充分挖掘?qū)W生已有經(jīng)驗和認(rèn)知水平

根據(jù)維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，在教學(xué)過程中，要著眼于學(xué)生獨立活動時所能達到解決問題的現(xiàn)有水平和通過學(xué)習(xí)獲得潛力而可能達到的發(fā)展水平之間的差異，并為學(xué)生提供合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生能夠發(fā)展并超越現(xiàn)有水平。

例如，在通過使用numpy、matplotlib外部庫繪制數(shù)學(xué)函數(shù)曲線來了解計算機中描點繪制圖像的基本原理，掌握python繪制圖像的基本方法時，從學(xué)生已有的經(jīng)驗和水平出發(fā)，以使用紙筆描點繪制一次函數(shù)y=kx+b（k，b為常數(shù)，k！=0）和三角函數(shù)y=sin（x）圖像的方法為基礎(chǔ)，在課堂教學(xué)中將已有的經(jīng)驗和方法類比到利用計算機繪制函數(shù)圖像中，讓學(xué)生在接受教師細(xì)致地類比講解和演示之后，對numpy、matplotlib模塊有較好地掌握，從而達到期望水平。

2.游戲激趣，發(fā)展計算思維

為了培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，教師在信息技術(shù)課堂教學(xué)中就要鼓勵學(xué)生多思考、多計算、多設(shè)計算法，通過不同的活動來活躍學(xué)生的思維，促進學(xué)生思維發(fā)展，進而在積極地觀察、分析、比較、總結(jié)中形成自己的理解和有效方法。

例如，在《做出判斷的分支》一課中，我引入同學(xué)們所熟悉的“石頭、剪刀、布”游戲，通過游戲體驗，觀察和理解多分支結(jié)構(gòu)的特點，在趣味性和理論性都得到提高的同時，掌握多分支結(jié)構(gòu)的原理就變得容易了許多。學(xué)生在分析和羅列所有不同的情況中，計算思維得到了培養(yǎng)和提升。

3.發(fā)揮跨科學(xué)教學(xué)優(yōu)勢，助力培養(yǎng)計算思維

邏輯運算是學(xué)生在學(xué)習(xí)信息技術(shù)的一個重點和難點，邏輯判斷是學(xué)習(xí)while循環(huán)、多條件語句的一個必備的基礎(chǔ)知識。在教學(xué)中，將數(shù)學(xué)中的“命題”相關(guān)知識、數(shù)列、物理中的電路知識等引入到信息技術(shù)教學(xué)中，幫助學(xué)生找到知識間的相互聯(lián)系，加深理解，從而更好地學(xué)習(xí)和掌握信息技術(shù)知識，提升計算思維。

例如：Python中邏輯運算符and、or、not在功能上相當(dāng)于物理課中的電路。and運算符等同于電路串聯(lián)，開關(guān)都閉合，則燈才會亮;or運算符等同于電路并聯(lián)，只要有一個開關(guān)閉合，燈就會亮;not運算符等同于對電路短接，如果開關(guān)閉合，燈就會滅。通過教學(xué)發(fā)現(xiàn)，把電路知識拿來理解邏輯運算，會讓邏輯運算變得簡單。

4.力求問題解決方法多元化，深化計算思維

計算思維涵蓋的內(nèi)容在廣度和深度上都有較高要求。既要有基本的算法思維，也要有抽象思維、更要有開放性、立體化的發(fā)散思維[3]。因此，教師在課堂中應(yīng)該放低心態(tài)、放慢速度，多一些啟發(fā)引導(dǎo)，多一些耐心和鼓勵，真正做到“道而弗牽，強而弗抑，開而弗達”。在啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)生找到盡可能多的方法中，提升學(xué)生解決問題的多元化思維和創(chuàng)造力，深化計算思維。

例如，利用python編程求解1到100所有自然數(shù)之和，求解方法總的方向有三個以上，另外循環(huán)體的確定也可不同。如下面給出三種基本參考形式。

5.深其深，淺其淺，分層施教，促進計算思維飛躍

不同層次學(xué)生在認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、思維發(fā)展水平等方面存在差異，確立不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，選取不同的教學(xué)內(nèi)容，采用不同的教學(xué)方法，既照顧了優(yōu)秀學(xué)生的營養(yǎng)不良現(xiàn)象，也緩解了一般學(xué)生消化不良的癥狀。做到深其深，淺其淺，分層施教，讓不同層次的學(xué)生都能有所收獲;同時，在分層評價方面也要尊重量力原則。

例如，在《周而復(fù)始的循環(huán)》一課中，循環(huán)嵌套（P39）作為拓展內(nèi)容，往往被教師們舍棄。對于部分優(yōu)秀學(xué)生來說，掌握嵌套循環(huán)卻是計算思維提升的重要飛躍。因此，我教學(xué)設(shè)施過程中保留該內(nèi)容，為不占用課時，就拋出了幾個探究問題，通過個別化指導(dǎo)的方式進行差異化教學(xué)。探究提示如下：

●兩個變量的變化過程是怎樣的？

●變量j的取值范圍為什么不寫成range（1，10）？

●使用format（）函數(shù)，想達到什么輸出效果？

●format（）函數(shù)與格式化輸出有何不同？

●教材給出的代碼并不完美，請修改代碼使運行結(jié)果變成我們所熟悉的乘法口訣表;

●學(xué)習(xí)參考：https：//blog.csdn.net/

綜上所述，在今后的教學(xué)和研究中，信息技術(shù)教師應(yīng)努力提升專業(yè)知識，在與同行的交流中，以期能夠科學(xué)地、有效地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，提升學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，提高信息技術(shù)教學(xué)質(zhì)量，為國家培養(yǎng)更多的人才。

參考文獻：

[1] 郭飛翔. 新課程核心素養(yǎng)指導(dǎo)下的高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的有效方法[J]. 課程教育研究，2018（0）：129.

[2] 解月光，楊鑫，付海東. 高中學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的描述與分級[J]. 中國電化教育，2017（5）：8-14. DOI：10.3969/j.issn.1006-9860.2017.05.002.

[3] 鄒臘梅，龔向堅. 基于計算思維的程序設(shè)計類課程教學(xué)改革[J]. 課程教育研究，2016（1）：224-224. DOI：10.3969/j.issn.2095-3089.2016.01.231.

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第七師高級中學(xué) 833200