例谈计算思维培养的初中信息技术课程教学

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　　摘要：作为初中信息技术核心素养的基本要素之一的计算思维，其重要性在信息技术教学中不言而喻。文章浅谈新课标中关于计算思维的定义和作用，探讨培养中学生计算思维能力的策略和方法。在教学中通过情境创设，设置恰当的主题，引导学生把遇到的复杂问题抽象化，进而运用计算机高效、自动化运行的特性解决实际问题，最终在整个教学实施过程中逐步培养初中学生的计算思维能力。
　　关键词：计算思维;初中信息技术;课堂教学
　　自信息技术新课标颁布以来，如何在初中信息教学中落实学科核心素养的培养，成为目前所有初中信息技术教师急需攻坚的课题。新课标指出：中学信息技术学科核心素养包含信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个大核心要素内容。随着培养信息技术学科核心素养的要求提出，计算思维的培养也随之成为中小学信息技术课程的重要目标指向。基于培养中学生的计算思维能力，笔者在初中信息技术课堂中不断探讨和研习。本文以《接苹果小游戏——魔法编程》课堂实践为例，浅谈初中信息技术课堂中培养学生计算思维的可行性策略和实施方法。
　　一、计算思维的概念
　　计算思维就是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的概念，是2006年由美国计算机科学系周以真教授所定义的。计算思维的本质可理解为对求解具体复杂问题的抽象和实现问题处理的自动化。
　　二、计算思维的用途
　　计算思维渗透在我们生活的各方各面，影响着各学科领域的发展。计算思维不仅仅属于从事计算机科学的人群，它还是我们每个人所需的基本技能。计算思维不是教材内容的某个知识点，它是一种思维方式，需要个体在学习过程中逐步培养，教师在学科课堂教学时要将教材内容与计算思维能力培养二者紧密结合在一起，有计划、合理地开展思维拓展活动，从而提升学生的计算思维能力。在信息技术教学活动中，教师明确教育目标，并通过一系列的主题活动或项目，落实对学生计算思维能力的培养。经过计算思维培养的学生善于问题的抽象、演绎推理和归纳，更容易发现规律，在解决问题的过程中拥有很大的思维灵活性和开阔性。
　　三、初中信息技术教学中的计算思维培养
　　编程相对其他科目内容，在教学过程中更容易培养学生计算思维能力。笔者就在信息技术教学过程中如何落实计算思维能力的培养做了一些的探讨和应用。本文以《接苹果小游戏——魔法编程》一课为例，就如何在信息技术教学过程中培养初中学生的计算思维能力进行分析和研究。
　　（一）以项目式学习为主的教学模式
　　在魔法编程Scratch教学实践中，笔者以“创设情境一知识新授一任务呈现一分析任务一动手操作一学生演示”为主线，设置多层次的任务关卡，循序渐进地引导学生思考问题，鼓励学生把个人想法通过魔法编程实施，运用编程软件检测其算法的可行性。笔者在本节课中采用任务驱动、问题探究、广播演示、微课视频等教学方法。
　　在《接苹果小游戏——魔法编程》一课，课堂开始时，笔者以生活中流行的小游戏为情景引入，同时运行播放教师提前准备的Scratch小游戏——“接苹果”（播放时相关程序语句以隐藏），并让学生上讲台尝试接苹果小游戏。课堂以情景吸引学生的兴趣，接着教师向学生提出问题，学生个人能否由游戏玩家向游戏设计者进行进阶。学生交流讨论，教师适时提出本节课的学习目标，让学生尝试用Scratch编写自己的“接苹果”小游戏，使学生明确本节课的学习任务。
　　（二）重视计算思维能力的培养
　　计算思维能力培养的过程，是对复杂问题的探究过程，是教师引导学生循序渐进地思考问题的过程，是让学生逐步养成思考习惯的过程。学生在面对具体问题时，要学会思考如何将问题构建成计算机可处理的模型并实现问题的自动化执行。
　　1.教学环节着重对问题的抽象处理
　　在《接苹果小游戏——魔法编程》一课中，教师在课堂开始时，提及生活里热门的小游戏，并打开以前学生编写的小游戏，吸引学生的注意力，适时情境导人新课内容并明确学生的学习任务。教师打开“接苹果”小游戏，要求一名学生到教师机用Scratch软件试一试。因为前几节课已介绍了Scratch程序运行指令，学生得到教师的允许，看了教师展示的游戏描述，很快就熟练游戏操作。接收广播的学生也兴致勃勃，对编写程序的热情高涨。教师提出主题任务，让学生思考，如何编写自己的“接苹果”小游戏。教师引导学生把问题抽象化处理，学生交流讨论，在编程过程中如何实现小游戏的规则要求。师生共同讨论、归纳形成程序结构流程图（如图1）。在结构流程图的构建过程中，学生通过一系列的思考活动，实现对其计算思维的培养。
　　2.注重细节问题引导
　　在《接苹果小游戏——魔法编程》一课中，学生的思维经历多次抽象后，能够将“滑板接苹果”这一实际问题转化为“用程序自动实现滑板随鼠标移动接苹果”。但问题依然存在，教师继续设问：（1）程序运行过程中，苹果下落以及反弹的角度大概在哪个范围？（2）为什么流程图里加个“移动5步”的指令？能不能不要？结合前面所学内容，经过思考、尝试，有学生结合生活经历和理科学科知识，得出结论苹果下落的角度是“面向在135度到225度间随机选一个数方向”，苹果反弹的角度是“面向在负60度到正60度”，流程图里加个“移动5步”的指令是为了实现苹果的下落动作。
　　3.在程序执行与调试过程中渗透计算思维能力培养
　　程序的执行和调试是编程的重要环节。在程序执行和调试的过程中出现的问题是突发的、因编程者而异。因此，执行和调试程序对学生的思维能力要求更高，对学生的计算思维培养更深入全面。在《接苹果小游戏——魔法编程》一课中，学生在经历了问题抽象化，构建程序流程图的过程后，开始“接苹果”小游戏的程序编写。学生边编写边调试程序，发现问题，解决问题。比如，在程序编写过程中，有的学生发现无法把“在135度到225度间随机选一个数”运算命令嵌入“面向10度方向”运动命令语句中。这时教师让学生先观看微视频，自己查找问题的解决方案。在有高难度的问题出现时，师生共同探究，一步步探寻解决方案。学生在面对各种编程突发问题时，利用自身的计算思维能力可以高效地解决问题，不再需要教师手把手地指导。
　　课堂结束时，教师提出“拓展任务”让学生在课后进行思考和探索：如果增加游戏难度，同学们应该如何设计优化当前的小游戏程序？学生带着拓展任务，课后继续思考。课后任务拓展可以有效地保证学生的计算思维培养的延续。
　　四、结语
　　学生体会计算思维的本质——抽象和自动化，是信息技术教学过程中培养学生计算思维的重要环节。初中编程教学力求学生将实际问题进行化简、分离、抽象成计算机可处理的问题，并利用计算机高效运行、自动处理的特性去解决问题。计算机思维能力的培养并不是在短时间内就能够形成的，而是在课程的开设过程中逐漸养成的。在信息技术课程教学中，教师需要把计算思维培养渗透进教学内容和教学模式当中，循序渐进地引导学生思考，拓宽学生的思维视野，在常规课程和校本课程中有效训练学生的计算思维能力。
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