計算思維視域下初中信息技術教學活動的設計方法

顧嘉俊

信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新和信息社會責任是信息技術學科核心素養(yǎng)的主要內容。其中，計算思維能開拓學生的思維，幫助學生形成正確的思維方式，讓學生有邏輯地思考。在新時代的背景下，初中信息技術教師在開展教學活動的過程中要重視學生計算思維的培養(yǎng)。基于此，筆者探討了在計算思維視域下初中信息技術教學活動的設計方法，以供參考。

一、計算思維的概念

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出，計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。它包括創(chuàng)造力、算法思維、批判思維、問題解決、合作思維與溝通技能等能力。美國麻省理工學院媒體實驗室提出計算思維的三維框架，包括計算概念、計算實踐和計算觀念。初中生正處于思維發(fā)展的重要階段，教師要通過合理的引導、干預，開拓學生的思維，幫助學生夯實學科基礎知識，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)和計算思維。

二、計算思維在初中信息技術教學活動中的應用優(yōu)勢

（一）開拓學生思維，提升學科素養(yǎng)

計算機教育是面向未來的教育，教師將計算思維融入課堂教學，不僅能夠培養(yǎng)學生的思維能力，讓學生學會有邏輯地思考，從多角度、多層面看待問題，還能夠提升學生的信息學科素養(yǎng)。在日常生活中遇到問題時，學生能夠實現(xiàn)由線性思維向立體多元思維的轉變，找到解決問題的方法。

（二）調動課堂氣氛，激發(fā)學習興趣

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，在信息技術的課堂教學中，教師融入計算思維，能夠激發(fā)學生參與計算機編程的興趣，調動學生的積極性與主動性，有利于營造輕松活躍的課堂氛圍，提高教學效率。

（三）打下堅實基礎，助力學生成長

初中階段是學生思維成長的黃金期，教師在教學過程中培養(yǎng)學生的計算思維，不僅能夠增強學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的意識，還能夠引領學生理性地看待信息技術，思考未來信息技術的發(fā)展方向，為學生的學習打下堅實的基礎，助力學生健康成長。

三、計算思維視域下初中信息技術教學活動的設計方法

（一）創(chuàng)設情境，開拓學生思維

初中生的認知能力有限，部分學生對抽象的計算機知識理解不夠深入，在面對抽象、枯燥的內容時，無法激發(fā)主動探索的興趣。對此，教師可以創(chuàng)設真實的情境，讓抽象的內容變得形象化、具體化，激發(fā)學生探究知識的興趣，讓學生運用自己的生活經(jīng)驗理解知識，從而開拓學生的思維。

例如，在教授與Python相關的內容時，教師可以先讓學生與智能音箱“小藝”對話，讓學生感受人工智能的魅力，再引導學生思考“‘小藝為什么能根據(jù)我們的需求尋找答案？”“‘小藝是如何實現(xiàn)人工智能的？”這些問題，最后，借助人工智能語音助手“小藝”與用戶交流互動的事例，帶領學生從人工智能中感受自然語言處理、對話系統(tǒng)和語音視覺等技術的魅力。接著，教師可以讓學生觀看Python的視頻，了解Python的起源、創(chuàng)始人等，借助生活實際場景講解Python在生活中的應用，引起學生的共鳴。在此基礎上，教師可以引導學生利用Python繪制圓形，體驗Python的基礎編寫規(guī)則，體驗基礎圓、多彩圓的程序，讓學生理解代碼就是寫的命令。然后，教師可以根據(jù)學生思維能力的差異，為不同層次的學生安排兩種不同難度的程序體驗，讓思維能力一般的學生體驗圓的編寫規(guī)則，讓思維能力較強的學生探索更多的內容。教師創(chuàng)設情境，引導學生分析問題、設計算法，讓學生編寫程序解決實際問題，能夠開拓學生思維，增強教學效果。

（二）模擬活動，發(fā)展計算思維

實踐能讓學生獲得沉浸式學習體驗，激發(fā)學生學習信息技術的興趣，幫助學生主動思考。初中計算機教師要模擬內容多樣的實踐活動，讓學生獲得真實的學習體驗，幫助學生在腦海里概括知識，形成概括性的計算思維。

例如，在教授與“算法”相關的內容時，教師可以結合生活，模擬活動，提出“周末，老師的幾位朋友要來家里小聚，但茶杯沒洗、開水沒燒，茶葉也不知道放在哪個柜子里……如果你遇到與老師同樣的問題，請模擬一下具體場景，說說如何設計步驟，才能快速地準備好茶水招待客人？”這一問題。接著，教師可以先告知學生泡茶需要經(jīng)歷擦桌子、燒水、拿茶葉、洗茶具、沏茶等過程，再讓學生分組討論，設計泡茶方案。學生設計的第一個方案是，先燒水，水燒開后擦桌子、洗茶具、拿茶葉，最后沏茶。學生設計的第二個方案是，先燒水，再在燒水過程中擦桌子、洗茶具、拿茶葉，最后水燒開后沏茶。教師可以讓學生比較這兩種方案，說說哪一種方案更高效，并分析原因。教師以生活事例導入，引導學生在模擬、討論的過程中，進入課題，讓學生感受不同的算法，使學生明白只有使用正確、優(yōu)化的算法，才能高效地解決問題。在此基礎上，教師可以讓學生用自然語言描述代數(shù)式，讓他們感受到自然語言描述算法的不足。教師還可以讓學生繪制“判斷某個整數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)”的流程圖，讓學生感受流程圖在描述算法時的優(yōu)越性，從而使學生在實踐操作中獲得感悟，發(fā)展計算思維。

（三）任務推進，培養(yǎng)算法思維

教師可以向學生下達任務，讓學生自主思考、積極探究，從而提高學生的綜合能力，增強學生的團隊意識。在學生完成任務后，教師可以對學生進行評價，從而培養(yǎng)學生的計算思維能力。

例如，在教授與大數(shù)據(jù)相關的內容時，教師可以將某大學“暖心飯卡”的新聞導入課程，讓學生思考大學里貧困生名單和補助金額是如何確定的，使學生了解生活中的大數(shù)據(jù)分析，從而激發(fā)學生對學習新技術的渴望。然后，教師可以讓學生觀看視頻，進一步了解什么是大數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)的特征、應用領域等，并組織學生對大數(shù)據(jù)的來源、處理速度、更新速度、真實性和數(shù)據(jù)種類等方面展開交流，從而幫助學生掌握大數(shù)據(jù)的特點，為學生后續(xù)的數(shù)據(jù)分析做好鋪墊，提高學生的自主學習能力，培養(yǎng)學生的計算思維。在數(shù)據(jù)分析的課程環(huán)節(jié)，教師可以創(chuàng)設購買圖書的情境，給學生布置挑選圖書的任務，指導學生運用八爪魚采集器大數(shù)據(jù)平臺選擇圖書。在學生注冊登錄八爪魚采集器客戶端后，教師可以讓學生根據(jù)自身的年齡特點、興趣愛好等選擇圖書類型，并設置相應的參數(shù)。在完成數(shù)據(jù)采集后，教師可以引導學生分組篩選數(shù)據(jù)，借助平臺的排序、篩選等功能整理數(shù)據(jù)，運用建立好的數(shù)據(jù)源，利用函數(shù)算出圖書的銷量，從推薦率、折扣等角度選擇購買的圖書。在此過程中，學生借助八爪魚采集大數(shù)據(jù)平臺收集數(shù)據(jù)，借助WPS函數(shù)功能分析挖掘數(shù)據(jù)，并尋找數(shù)據(jù)背后隱含的價值，感受大數(shù)據(jù)分析的過程，提高計算思維能力，培養(yǎng)算法思維。

（四）加強訓練，提高計算思維能力

首先，教師要加強學生數(shù)據(jù)思維能力的訓練，引導學生分析、處理數(shù)據(jù)，使學生對數(shù)據(jù)更加敏感，讓學生學會運用數(shù)據(jù)加工信息，并提出解決問題的策略。數(shù)據(jù)處理是對數(shù)據(jù)加以歸類、篩選、重組的過程，其能讓隱藏的問題得以顯現(xiàn)，讓數(shù)據(jù)變得更有價值。教師可以開展數(shù)據(jù)思維能力訓練，為學生創(chuàng)設相應的教學情境，如對生活現(xiàn)象進行觀察、記錄等，將這些數(shù)據(jù)表格化、圖形化，并以圖形的方式呈現(xiàn)，并通過分析形成結論。如在學習與“WPS表格”相關的內容時，學生除了要了解電子表格的知識，還要學會輸入、編輯、處理數(shù)據(jù)。在計算思維的視角下，教師可以引導學生利用互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)成資源去查找有用信息，指導學生通過合作、探究等方式采集數(shù)據(jù)，制作表格和圖表，提高學生學以致用的能力，從而發(fā)展學生的計算思維能力。

其次，計算思維是一種抽象化的思維，教師要加強學生計算思維訓練，培養(yǎng)學生的知識遷移能力。信息技術涉及的內容眾多，知識點之間也會存在一定的關聯(lián)，教師要建立知識間的聯(lián)系，讓學生在了解知識的同時，開展計算思維訓練，引導學生借助舊知識去探索新知識，從而實現(xiàn)教學目標。如在學習與“WPS演示”相關的內容時，學生已經(jīng)了解了制作演示文稿的方法，教師可以開展相應的遷移訓練，引導學生合作交流完成一個演示文稿，幫助學生在操作中完成思維的訓練與遷移，利用以前所學的知識去探索問題。在此過程中，教師可以引導學生明確各自的分工，共同搜集與主題相關的資料，從而更好地掌握知識。

最后，教師要讓學生參加編寫實例程序的訓練，激發(fā)學生學習程序的興趣，培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力。在初中階段，學生要通過Visual Basic等編程語言的學習，了解程序設計的方法與步驟，理解其內在的思維模式。在指導學生學習這部分內容時，教師要立足于計算思維的視角，讓學生了解程序設計的三種基本結構。

由于學生的學習是入門級的，概念、定義對他們而言顯得尤為重要，但這部分內容具有抽象、難懂的特征，因此，教師要關注學生的學習感受，通過分享形象生動的案例，讓學生多多參與計算思維訓練，幫助學生更好地體驗計算機語言的學習過程，培養(yǎng)學生嚴謹、縝密的思維能力。如在教授與“判斷程序”相關的內容時，教師可以借助足球比賽前裁判員通過擲一枚硬幣決定雙方比賽場地的情境引入“猜幣”程序，指導學生分析問題，制作“猜幣”程序的流程圖，從而引出“If...Then...Else...End If”的結構，讓學生學會運用條件語句編寫算法語句。教師運用“猜幣程序”引入條件語句，能激發(fā)學生學習程序的興趣，提高學生的計算思維能力。

結語

計算思維是信息化時代每一個人都需要具備的能力，對于初中信息技術教學來說，培養(yǎng)學生計算思維的重要性更是不言而喻。因此，教師要積極探索計算思維的培養(yǎng)方法，將計算思維與信息技術知識結合，以培養(yǎng)學生的自主探索能力，培養(yǎng)學生的計算思維。

（作者單位：江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星瀾學校）