基于翻轉課堂模式的計算思維能力培養實踐研究
——以初中信息技術課“認識計算機程序”為例

劉 凈

(江蘇省泗洪縣通濟實驗學校 江蘇 泗洪 223900)

計算思維是指利用計算機科學的基本概念來解決問題的一系列思維活動。隨著大數據、云計算、物聯網等新技術的出現，使得計算思維成為人們分析問題和解決問題的基本能力之一。在信息化社會，對于學生而言，最重要的并不是掌握解決問題的技巧，而是應具備將實際問題轉化為能夠運用計算思維來解決問題的能力。加德納的多元智力理論認為，“人的智力是多元化的。”計算思維是作為素質教育下所培育學生的必備多元智能之一。翻轉課堂是對傳統教學方式進行時空上的呼喚，讓學生在課外學習知識、課堂內化知識。由于初中生學習信息技術的課時非常有限，引入計算機思維的知識體系無疑會增加學生學習負擔，且計算思維的培養需要一定的體驗與實踐過程，因此，借助翻轉課堂教學模式的優勢，既能讓學生掌握更多計算思維的理論知識和實踐技能，又能減輕學生學習負擔，更有利于促進學生計算思維的形成。

1.翻轉課堂教學模式的優勢

在初中信息技術課堂教學中采用翻轉課堂教學模式是新時期下符合教育體制改革的必然趨勢，具有其他教育模式難以企及的優點。

首先，在初中信息課堂教學中應用翻轉課堂教學模式不僅有利于初中生培養良好的行為習慣，加強學生行為意識，使得學生能夠在特定的環境下做出良好的行為，進一步促進學生的全面發展，還有利于教師開展習慣養成教育教育。而傳統的初中信息技術課堂教學一直都忽視習慣養成教育的教學內容，認為習慣養成教育并不能提高學生的信息技術水平。傳統的初中信息教學為了在有限時間內讓學生學習到更多的信息技術內容，提高學生的信息技術水平，初中信息技術教師一直在采取滿堂灌的教學模式，學生被迫接受信息技術的教學內容，很難積極主動的參與到信息技術的學習中，長此下去，學生很難培養良好的學習習慣。即使教師趕上了教學進度，學生學習信息技術的質量卻很難提高，教師的教學成果也很難達到理想化。但是隨著教育體制的不斷改革，新課改理念逐漸深入人心，為了滿足新課改理念要求，初中信息技術課堂教學采用翻轉課堂教學模式解決了初中信息技術教學模式存在的問題。

在翻轉課堂教學模式的引導下，初中信息技術教師也要發揮其引導作用。初中信息技術老師在開展初中信息技術課堂教學之前，要讓學生預習即將學習的內容，去了解信息技術學科需要知道的知識。在信息技術課堂之上，教師要積極合理的運用課堂時間，讓學生們積極主動地參與到信息技術探究的過程中，讓學生們能夠獨立自主的去架構信息技術學科的知識，在教師的引導下，多方面的掌握信息技術的操作技能，只有做到知識和操作的有機統一，才能讓學生實現高效學習。長此下去，學生才能形成優良的學習習慣。如果教師只是一味的講授信息技術學科的知識，機械化的展示信息技術操作技能，那么學生就只是被動的接受知識和技能，很難主動的去加入到信息技術自主學習的過程中。久而久之，學生就很難形成良好的行為習慣。教師在信息技術課堂上應用翻轉課堂教學模式不僅能夠培養學生的行為習慣，還能讓學生在自主學習的過程中加強預習意識，只有主動預習了，學生才能在信息技術課堂活動中展現自己的信息技術操作技能，發揮自己的技術特長，養成學思并重的好習慣。因此，在初中信息課堂教學中應用翻轉課堂教學模式，有利于學生信息技術水平的提高，還能讓學生以積極飽滿的心態去參與到信息技術的學習中，促進學生的健康發展。

一直以來，課堂是教師開展教育活動的主要場地，初中信息技術老師要在初中信息技術課堂教學中開展教學活動，就必須要學會利用課堂這個重要場地去教授學生學習信息技術這門學科的主要內容，但是在實際的信息技術課堂教學活動中，教學內容受到教學實踐、教學任務的限制，初中信息教師為了加快教學進度，完成教學目標，往往會在課堂教學中選擇性的講解信息技術學科的重點知識，培養學生的信息技術操作能力，這樣的教學模式枯燥乏味，形式單一，很難讓學生提起信息技術學習的興趣，學生的自主學習意識也不高。此外，隨著信息化社會的到來，初中信息技術教學內容逐漸增多，學生的信息技術操作活動實踐難度越來越大，長期下去，學生承擔著學業的壓力，教師的教學任務也很難完成，教學效果也大大降低。但是在初中信息技術課堂教學中應用翻轉課堂教學模式，學生的學業壓力得到了極大的減輕。信息技術課堂教學是根據學生的預習成果來開展的。學生在課堂上根據自己的學習成果對學科知識進行多方面的探究學習。在這個過程中，堅持以學生為主體，讓學生在積極主動的學習中高效率的掌握信息技術知識，進一步提高了學生的信息技術水平。與此同時，教師在課堂中以學生為主體，可以使教學目標具有針對性，讓學生能夠理解自己的認知疑問，實現信息技術的高效學習。在實際的初中信息課堂教學中，大多數的初中生在實際生活中都能意識到信息技術的重要性，但是他們接觸信息技術主要是以網絡體驗活動為主，比如說玩游戲，追劇，看新聞等等。這些網絡體驗活動并不能讓學生了解和掌握信息技術真正的使用價值。初中信息教師在開展信息課堂教學活動的過程中可以通過翻轉課堂教學模式，讓初中生在信息技術課堂教學開展教學活動之前，通過查找各種網絡資料，使用網絡軟件等智能工具來完成教師布置給他們的自主學習任務，初中生再根據自身需求和實際情況去學習相關的信息技術資源，從而提高自己的信息技術知識，完善自身學科知識結構，然后初中生再通過教師所提出的課堂問題去分析信息技術知識的內涵和信息技術技能技巧，培養自己的自主學習能力，從而找到適合自己的學習方法。因此，在初中信息課堂教學中應用翻轉課堂教學模式，有利于培養學生的信息技術學科思想意識，讓學生在積極主動學習中感受到信息技術的重要性，將信息技術的應用價值在學習中體現出來，激發了學生對信息技術學習的興趣，讓學生始終以積極飽滿的心態去參與到信息技術的學習中，信息技術的學習意識也進一步加強。

總之，在初中信息技術課堂教學中應用翻轉課堂教學模式具有十分重要的作用，教師通過積極的引導可以極大地幫助學生培養自主學習的良好習慣，打破傳統的師生模式，在課堂上以學生為主體，讓學生意識到信息技術的重要性。為此，初中信息技術老師要在初中信息課堂教學中應用翻轉課堂教學模式，將信息學科的教學價值體現出來，營造良好的教學環境，讓學生和教師在翻轉課堂教學平臺中完成教學任務，改善教學結構，提高教學效率。

2.課前：新課預習，初步感受計算思維

翻轉課堂教學模式的實施，就是在進行課堂知識講解之前，教師結合新課內容為學生準備學習資源、課件、學習網站、微課視頻、預習任務單等，并將這些資源呈現在網絡教學平臺上，讓學生以自學的方式進行課前預習。這樣在課前給予學生充足的時間進行新知學習和靜心思考，讓學生選擇自己的強項智能來加快學習速度，從而促進學生計算思維和各項智能的發展。

“認識計算機程序”主要包括算法與流程圖、順序結構程序設計、分支結構程序設計、循環結構程序設計和嵌套的循環結構程序設計等知識要點，在教學該部分內容時利用翻轉課堂的教學模式，通過開展一系列的探究活動，讓學生掌握VB程序的設計方法。例如，在講到“循環結構程序設計”時，課前的預習任務是讓學生掌握計數循環、For循環、隨機函數和Randomize語句，教師針對每個知識錄制了微課視頻，并安排了編程任務，要求學生選擇一種語言用算法描述，并設計VB程序。

例1設計程序輸出1-20之間的數字，及這個數的平方、立方。

例2計算S=1+2+…+100的和。

例3查找數列1，1，2，3，5，8，13，21…中的任意一項。

其中，課前預習任務的設計是以計算思維的培養為目標，通過問題的思考和任務實踐來鍛煉學生的計算思維能力，使學生形成對所需學習目標的逐步認識。

3.課中：活動探究，培養計算思維能力

英國博士塞爾比認為計算思維能力是由算法、分解、抽象、評估和概括等五個核心要素組成。通常情況下，五個要素相互作用、相互貫通和相互滲透。為了讓計算思維能力的培養更具有可操作性，在翻轉課堂的教學中，以多元智能為指導，將計算思維能力的五要素充分融入到各個環節中，引導和啟發學生運用計算思維進行問題的思考。具體教學過程為：首先通過情境的創設，吸引學生注意力、調動學習積極性，然后通過任務的呈現和啟發學生運用計算思維解決問題，以此達到對學生計算思維的充分訓練和培養。

例如，在學習“循環結構程序設計”時，在課堂中：

3.1 活動導入，緊密聯系舊知。首先利用PPT呈現本節課的任務探究活動：設計程序計算并輸出S=1-2+…+99-100的值。通過任務驅動，幫助學生集中注意力，并通過認真思考嘗試用已有知識和經驗來解決問題。

3.2 知識講解，滲透算法思維。讓學生根據課前預習的內容或教材資源思考并回答：什么是循環結構？為什么使用循環結構？具體如何執行循環結構？學生踴躍分享，教師進行補充和總結，一方面檢查學生的課前預習情況，突出本節課的學習重點，另一方面將計算思維中的算法要素滲透其中，使得理論學習與計算思維能力的培養相輔相成。

3.3 活動探究，滲透分解、抽象思維。引導學生利用分解思維對S=1-2+…+99-100的形式進行轉換，學生通過獨立思考和小組合作探究，嘗試運用自然語言、流程圖和程序語言描述的方法來寫出算法，并在VB上寫出程序、執行代碼和檢驗正誤，讓學生通過活動的參與，親身體驗到計算思維在解決問題中的應用方法，增加學生學習的興趣和動機。在此環節中，有機滲透了算法思維、分解思維和抽象思維的培養，并以解決生活中的問題，引導并啟發學生簡化自然語言，分解出流程圖，寫出程序執行步驟，從而有效的突破本節課的教學重難點，也是培養學生計算思維的重要途徑。

3.4 交流分享，滲透評估思維。反饋交流是一種檢驗學生學習成效的途徑。在學生任務活動探究結束后，鼓勵學生踴躍分享自己的學習成果，通過對自己與他人、小組與小組之間的成果對比，找出較為簡潔的算法和編程設計，從而有效培養學生善于發現問題的能力和評估思維的能力。

3.5 總結評價，滲透概括思維。通過歸納與總結，帶領學生梳理求取S值的過程及所用到的算法，強化學生的編程理念和技能，加深學生對知識的印象。

在整個課堂教學中，有機的將計算思維的各要素滲透其中，對于S=1-2+…+99-100的求值，首先轉化公式及分解程序步驟體現的是一種“分解思維”；然后對程序的設計，體現的是“算法思維”；接著畫出程序流程圖，體現的是“分解思維和抽象思維”；任務成果分享，并尋找最優算法，體現的是“評估思維”，最后師生的歸納和總結，體現的則是“概括思維”。由此可見，利用任務驅動，將計算思維的五要素充分融入其中，通過相互作用和相互促進，實現了對學生計算思維的培養。

4.課后：練習鞏固，運用計算思維

在翻轉課堂的課后環節中，教師會根據學生的課堂學習情況，布置一些具有探究性、綜合性和拓展性的學習任務，幫助學生鞏固課堂知識，并讓他們運用課堂上所掌握的計算思維來解決問題，從而實現知識的遷移運用。

在這一環節中，教師可以在課堂活動任務的基礎上，進行適當的改變，從而實現向新的案例的順利過渡。由于新的活動探究內容與課堂活動任務之間既有相似點，又有不同點，有利于學生主動發現問題，并能運用已有經驗逐步的實現遷移和延伸，從而達到豐富學生認知、鞏固課堂知識和培養計算思維能力的目的。比如，在課堂中我們以S=1-2+…+99-100為例，引導學生進行合作探究，在課后可以推廣到所有類似的包含加減乘除的題目中，比如，S=1*2*3…*100，s=1+1/2+1/3+…+1/n等，學生根據自己的能力選擇任務進行探究和挑戰，在這個過程中，促使學生更加深入的理解了循環語句的用法，使其能學會舉一反三和融會貫通，學生可以更自由、充分的發揮，從而使得學生的計算思維能力得到了充分鍛煉，感受到利用計算思維求解問題過程中的魅力。

結束語

以翻轉課堂的教學模式營造開發初中生多元智能和計算思維培養的良好課堂環境，借助學習活動強化學生對知識的深層次理解，掌握如何運用計算科學的基礎概念進行問題求解，有利于挖掘學生的思維潛能，讓學生能夠靈活的運用計算思維來解決問題，并能做到舉一反三，真正的實現“為多元智能而教”，對于學生多元智能的發展和信息素養的培養大有裨益。