淺析指向計算思維素養發展的初中信息科技教學實施策略

中圖分類號：G427 文獻標識碼：A文章編號：2097-1737（2025）15-0075-03

隨著新課程改革的持續推進，初中信息科技學科對教學提出了新的要求。在引導學生掌握知識和技能的基礎上，其更加注重對學生計算思維、工程設計和問題解決能力的培養，以促使學生更好地滿足未來社會對素質人才的需求。在此背景下，培養學生的計算思維素養顯得尤為重要。計算思維強調學生運用計算機的基礎理念和工具來解構和應對復雜問題，更有效地分析問題、設計解決方案、優化解決流程和管理學習。它不僅適用于信息科技領域，同時具有跨學科的應用價值，能夠幫助學生在數學、物理、化學等多門學科的學習中更好地進行邏輯推理和思考。筆者依據多年初中信息科技教學經驗，以“創作三維作品創建橋梁”為例，對培養學生計算思維素養的教學策略展開論述。

一、創設信息情境，發現問題

在信息科技教學中，創設信息情境是指通過構建真實或模擬的情境，引導學生發現信息科技在實際生活中的應用，激發他們的學習興趣和探索欲望，培養他們的問題意識和計算思維，以便其更好地理解和應用信息科技知識[]。為此，教師可以引入與學生生活密切相關，符合學生認知規律的科技故事、科技案例，創設合適的情境，促進學生計算思維素養的提升。

例如，在教授“創作三維作品創建橋梁”的時候，教師可以結合生活中的橋梁建筑為學生創設情境。情境一：認識橋梁。橋梁是人類為了擴大自己的活動范圍而建造的一種建筑物，與人們的生產生活密不可分。橋梁可以根據其結構特點進行分類。情境二：橋梁的建造。建造一座實用的橋梁需要綜合考慮技術、安全、經濟、功能、造型、環保等方面的因素。在現代化信息科技的支持下，人們可以利用計算機建模技術代替傳統的草圖，以確保橋梁整體設計的完整性、科學性，從而為后期施工提供更加精準的參考。

基于上述情境，教師可以提出問題：“如何利用建模軟件制作一個拱橋的模型？”通過這樣的情境創設和問題引導，教師可鼓勵學生將所學知識應用于實際，發現問題并對問題展開初步思考，啟發學生的思維意識，從而促進學生計算思維素養的提升。

二、展開合作探究，提出猜想

在培養學生計算思維素養的過程中，合作探究的重點在于引導學生展開合作學習，促使其通過思維碰撞對課堂問題進行合理的解構，并提出解決方案。這一過程有助于激發學生的創新思維，鍛煉學生對問題的分析能力以及對課程知識的應用能力，同時培養學生的團隊協作能力、解決問題能力[2]。為此，在信息科技教學中，教師可以為學生布置合作探究任務，鼓勵學生積極分享自己的見解和想法，從而促進課堂教學的有效開展。

例如，在教授“創作三維作品創建橋梁”的時候，教師可以“應用3DONE軟件創建橋梁”為題，引導學生展開合作探究，激發學生的思考和探究興趣，鼓勵學生基于對軟件的認識設計出橋梁的設計方案。在合作探究中，學生需分工協作、相互配合，各自提出想法和意見，最終確定一套完整的方案。具體的合作探究過程如下（見表1）。

基于學生提出的方案設想，教師可以引導學生認識各步驟要用到的軟件功能，激發學生的學習興趣，同時培養學生的計算思維，為后續解決問題做好鋪墊。

三、聚焦教學過程，解決問題

（一）初始建模

在初始建模環節，教師應重點引導學生圍繞橋梁建筑的特點設計草圖并建立初始的3D模型。此環節重點鍛煉的是學生對3DONE軟件的基礎操作技能以及建模能力。教師可以根據學生的學習表現以及作品的創作實況，向學生提出多種問題，以互動問答的方式培養學生的計算思維[3]。

例如，在繪制橋梁拱形草圖的時候，教師可以向學生提出“怎樣才能確保我們設計的橋梁長度和寬度符合正常的橋梁比例呢？怎樣才能直觀地看到橋梁的全貌？”等問題，由此引發學生思考，認識3DONE軟件關于工作區中的豎軸對稱，為后續草圖和模型設計提供更加精準的尺寸參考。隨后，教師可以指導學生學習3DONE軟件中的拉伸工具，并單擊“特征造型”中的“拉伸”工具呈現“拉伸”對話框。教師可以圍繞對話框中的參數，鼓勵學生思考每一個參數選項的含義及其對模型的影響，然后通過準確設置參數生成橋梁拱形部分的三維模型。在教學過程中，教師引導學生在建模的同時進行了觀察、思考、操作，從而有效促進了學生計算思維素養的發展。

（二）細節填充

在細節填充環節，教師要重點引導學生對自己創作的基礎模型進行完善，從而構建更加完整的橋梁3D模型。此環節需要學生具備一定的創新能力、動手能力和審美能力。教師可以圍繞學生建立的模型展開針對性的指導，幫助學生了解3D模型的建立規范，從而強化學生對信息科技知識的理解和掌握，促進學生計算思維素養的提升[4]。

例如，在完成草圖拉伸后，教師可以指導學生根據預設的橋梁造型設計其他部分的模型，如欄桿、石柱、臺階等。在欄桿模型的制作中，教師應重點指導學生學習使用智能浮動工具。例如，在創建欄桿的模型時，教師讓學生單擊“抽殼”工具，在對話框中對每一個參數進行調整，體會不同的參數帶來的模型效果，從而學會通過調整參數來控制欄桿的高度和厚度。通過這樣的教學過程，學生不僅可以接觸多樣化的模型指令和建模工具，同時也可以在建模過程中用所學知識解決遇到的問題，從而培養計算思維素養。

（三）參數修正

在參數修正環節，教師要重點引導學生對各個模型參數進行調整，使之符合真實橋梁的大小比例，如石柱大小和橋梁整體的比例、臺階高度和橋梁的高度比例等。教師可以組織學生開展小組合作學習，對創建的模型進行互動觀察并自主修改，以培養學生發現問題、解決問題的能力，促進學生計算思維的發展。

例如，教師可以引導學生學習使用3DONE軟件中的“社區管理”界面，將制作完成的橋梁模型保存在社區的個人云盤中。在保存時，作品狀態選擇為“公開”，以實現作品的共享。在學生互相指正的過程中，教師可以巡視指導，對學生的模型提出意見，以此營造積極活躍的學習氛圍，讓學生的思維能力和創造力得到有效提升。

（四）作品優化

在作品優化環節，教師可重點引導學生圍繞橋梁的創建需求，對自己的作品進行整體完善，發揮想象力對作品進行創意設計，以培養學生的計算思維素養[5]。

例如，教師可以鼓勵學生對橋梁的石柱、臺階、欄桿等進行創意設計，如增加石柱的造型（十二生肖）、增設盲人專用臺階、在欄桿上添加鏤空設計等。此外，教師還可以鼓勵學生對橋梁的環境進行創意設計，如在橋梁上增加來往的車輛、行人，在橋梁附近增加樹木、流水等，從而使整個橋梁模型更加完整，同時突出人文氣息。通過作品優化的過程，教師可以拓寬學生的學習視野，潛移默化地鍛煉學生的思維能力，從而促進學生計算思維素養的發展。

四、強化問題拓展，學會遷移

在信息科技教學中，為了凸顯學科育人價值，促進學生計算思維素養的發展，教師可以強化問題拓展，鼓勵學生遷移運用所學知識，在解決實際問題的過程中進行自主思考、自主建模、作品優化等，實現計算思維素養的形成。

例如，在“創作三維作品創建橋梁”的教學中，教師可以為學生布置“創建橋梁”的拓展任務，引導學生了解現實生活中對創建橋梁的需求，從而鼓勵學生根據自己所學的軟件工具設計滿足需求的橋梁模型。任務情境：為了更好地傳承與發揚宋韻文化，杭州計劃建一座帶有宋朝文化元素的橋，要求橋面具有單向機動車道和人行道，橋橫跨在一條1.5米深、7米寬的河上。基于上述情境，教師可以為學生設計拓展性問題：問題一，根據上述信息，你能大概測算出橋面的寬度和長度以及橋的高度嗎？問題二，橋梁的哪些方面可以體現宋朝文化？問題三，在創建橋梁之前，需要做哪些準備？

基于上述延伸問題，教師可以引導學生探究宋朝橋梁建筑的特征，根據需求設計合適的橋梁尺寸，從而構建模型。通過這樣的教學過程，教師能夠激發學生的創新思維和創造力，促進學生計算思維素養的發展。

五、完善評價體系，有效評價

在初中信息科技教學中，完善評價體系有助于學生明確學習目標，強化學習動機，同時也能真實地反映出學生的優勢和不足，便于教師全面評估學生的各項能力，實現以評促教、以評促學的目標。

例如，在“創作三維作品創建橋梁”的教學中，教師可以基于學生的計算思維素養設計多維度的評價標準，如學生對情境問題的思考能力、對建模問題的解決能力、對所學知識的應用能力等，這些能力都可以體現學生的計算思維素養。教師還可以構建學生的自我評價與互相評價機制，引導學生在創作過程中進行自我反思、自我評價，同時鼓勵學生之間互評，以提升學生的協作與溝通能力。此外，教師可以在草圖設計階段、建造模型階段、模型優化階段設定不同的評價節點，根據學生層次設計分層評價目標，以全方位考察學生的思維水平和學習能力，從而讓評價結果更具代表性和參考價值。

六、結束語

綜上所述，在現代化初中信息科技教學中培養學生的計算思維素養具有非常重要的實踐價值。教師可以結合學生的生活和學習經驗，創設信息情境，引導學生發現問題，啟發學生的思維意識；指導學生展開合作探究，對問題提出大膽的猜想和假設，開發學生的想象力，鍛煉學生的思維能力；通過“初始建模一細節填充一參數修正一作品優化”的過程，引導學生利用計算思維和方法解決問題；做好問題拓展和延伸，引導學生學會遷移運用知識，強化學生的計算思維；通過評價體系引導學生學會反思。如此一來，教師便能不斷促進學生計算思維素養的發展，充分發揮信息科技學科的育人價值。

參考文獻

[1]付豪.基于圖形化編程的信息科技課程中初中生計算思維的培養策略研究[D].漢中：陜西理工大學，2024.

[2]寧良軍.民族地區初中信息技術教學中學科素養培養分析[J].知識文庫，2022（12）：184-186.

[3]石昊岳.核心素養視域下的初中信息技術教學：以“順序結構”教學為例[J].中國多媒體與網絡教學學報，2022（5）：29-32.

[4]戴曉霞.初中信息技術教學中核心素養的滲透[J].第二課堂，2020（6）：32-33.

[5]邵珠雪.計算思維視角下蘇教版初中信息技術課程教材分析[J].電腦與電信，2019（12）：62-64.

作者簡介：邸得志（1980.7-），男，甘肅古浪人，任教于古浪縣大靖初級中學，一級教師，本科學歷，市級農村骨干教師。