计算思维在信息技术概念类教学中的应用

2017-03-26朱丽花

电脑与电信 2017年12期

朱丽花

（西北大学附属中学，陕西西安 710062）

1 引言

新课标建立了信息技术“学科大概念”体系，即数据、算法、信息系统与信息社会。很多教师受“软件使用”思想的影响，在教学中重操作、轻概念，造成学生对概念含糊不清，一知半解。一般概念之间是有联系的，可以利用计算思维中的结构化特征，将零散的概念收拢起来，让繁复的问题简化，透过现象看事物的本质。

本文提出，在概念类教学中，体现计算思维的核心是“通过判断、分析与综合各种信息资源，提取关键特征，建立结构化思想的知识体系，并能够迁移到解决实际问题当中”。

2 “概念类”的界定

“概念类”主要是指有关信息与信息技术、信息的获取、信息的鉴别与评价及信息安全等相关的教学内容。在修订后的新课标中，这部分内容涵盖了必修课程中的“信息系统与社会”和选修课程的“网络基础”、“智能系统”等。

引导学生学习信息技术的基本知识与技术，感悟信息技术学科方法与学科思想。发展学生的计算思维，增强他们的信息社会责任，实现信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的统一[1]。

3 “概念类”的教学现状

受“软件使用”思想的影响，在教学中重操作、轻概念。有些教师仅仅把信息技术学科概念看作一个名词而已，要求学生死记硬背。不少教师在信息与信息技术、计算机原理、网络等基础概念的教学中忽视了概念之间的联系，只注重表面、浅层次的零散知识介绍，而没有及时完善概念体系的建立。造成学生对概念含糊不清，一知半解，不能很好地理解和运用“计算机科学领域的思想、原理和方法”，因此，缺少利用计算思维解决问题的理论知识，严重影响学生的迁移能力和解决实际问题的能力。

4 “概念类”教学对课程的作用，对计算思维的影响

图1是大脑记忆的简易模型，工作记忆是把人的本能记忆，进行加工，比如对无意义的数字进行联想，或找到规律进行组合。工作记忆的联想或组合，会涉及到你过去长期记忆里学习到的知识和经验等东西，比如符号、定理、概念，甚至画面等。使内容与旧有知识产生挂钩，由旧有知识给予新知识“意义”，则知识内容较容易被置于长期记忆中。

图1 大脑记忆简易模型

根据记忆的原理，我们很容易发现，概念类知识是多么的重要，它是研究事物属性、进行高级思维、构建知识结构、知识迁移的基础。教给学生知识的基本结构，不仅能懂得基本概念和原理，还使得知识更容易理解，有利于知识、技能、方法得到广泛迁移。突出概念类教学，强化知识性与科学性，形成专业、系统的“计算机科学”知识结构和学科思想，使“课程”成为真正的课程。

任何一门学科都有其核心思想，计算机科学的核心思想就是计算思维。它蕴含着整个学科理论体系的世界观与方法论，是整个学科研究经验的高度凝练与概括。计算思维也是高中信息技术学科核心素养的组成要素之一。

学习具有四个阶段：知识，理解，意识，悟性[2]。在日常教学中，我们首先应该从最基本的概念出发，构建整个学科理论系统。然后让学生理解，理论从何而来，向何而去。最后做到融会贯通，形成意识，这也就培养了学生的计算思维。我们只有先学好了概念，才能借助对概念的共识性理解，才能把知识迁移到更为普遍的领域。

5 在概念类教学中体现计算思维的思考

一般概念之间是有联系的，可以利用计算思维中的结构化特征。利用学习者已有概念组成“概念地图”，把新概念置于其中，在这样的“地图”中，概念与概念间的结构化关系得以明确显露，概念被赋予了更多的含义，有利于学习者通过已知概念来掌握新概念[3]。

结构化思想的本质就是逻辑，它是将零散的思想、灵感、知识、信息、数据，还有其它种种用一种框架收拢起来，这样让繁复的问题简化，并获得一种分析的方法，甚至是量化的工具，使我们可以透过现象看事物的本质[4]。长期进行结构化思想训练，可以提高我们系统分析问题以及统筹规划工作的能力，使我们的思维及表达更加缜密、灵活和有条理。

在概念类教学中，体现计算思维的核心是“通过判断、分析与综合各种信息资源，提取关键特征，建立结构化思想的知识体系，并能够迁移到解决实际问题当中”[5]。

设计出有情景、有意义、有价值的问题，指导学生以计算思维的方式进行深入思考，帮助他们在分析问题和解决问题的过程中形成计算思维意识，提升计算思维能力，是“概念类”教学的基本模式。

例如，在“信息的基本特征”教学中，教师经常使用一些谚语或显而易见的例子，让学生探讨它们具有信息的哪个特征。这种案例只能训练学生对概念的基本认识，缺少深层次的思维过程。

其实，一条信息所表现的信息特征并不是单一的，而是多个特征的组合，尤其应该重视信息效果，它是通过这些特征的共同作用来实现。例如，在广告与实物的差异案例中，就需要深层次了解信息与信息特征，分析广告商运用哪些信息特征来引导消费者，这些特征对广告效果起到了什么作用。广告商的这种行为是否构成商业欺诈，违反了《广告法》等。因此，需要从复杂信息中梳理、分解出不同的特征成分，分析它们在信息中的表现形式和作用大小，以便正确理解、鉴别、评价和运用信息。这样才能够真正为学生创设思维活动的空间。

再比如，在“网络信息资源的获取”教学中，教师强调最多的是使用搜索引擎的技巧，对搜索引擎的概念及工作原理却涉及甚少。这就容易造成教师教的都会，碰到复杂实际问题，需要分析、需要知识迁移时都不会。

在实际应用中，我们所掌握的信息往往比较模糊而含混，不完整、不准确、不清晰、不具体，需要在有限条件下对信息进行观察、分析和推断，提取关键特征，利用关键特征构造搜索关键词。

在提取关键特征时，需要运用知识、经验和阅历，细心观察，找出重点，广泛联想，合理推断，并且要不断尝试，反复验证，通过综合分析，构造出准确的搜索关键词。这个过程，其实就是计算思维的培养和能力训练。因此，需要在教学中改变教学内容和教学方法，通过解决复杂问题来达到培养计算思维的目的。

6 以培养计算思维为导向的教学案例

【案例】张女士夫妇孩子正在上大学，为改善自己的居住条件，想在某楼盘买一套房子。售楼员向他们推荐了八号楼，推荐理由如下：

“八号楼处在小区最好的位置，可纵观小区内外景色，距一所中学仅步行5分钟的距离，孩子上学很方便。这栋楼非常抢手，原先预留了8套房中有6套已被售出，在仅剩2套房中，已经有一套被其他客户看中，马上要签订购房合同。这套房还赠送阳台面积。”这栋楼均价为10500元/m2，其他楼有9500元/m2、8500元/m2。

请分析售楼员运用了哪些信息特征，作为自己的销售策略。根据信息的相关知识，理性分析这些信息帮助张女士决策。

这个题目中主要体现计算思维的问题界定、简约、提取关键特征、信息结构化、数字化。

解题思路与步骤：

在进行决策时，首先需要从复杂信息中梳理、分解出不同的特征成分，接着分析它们在信息中的表现形式和作用大小，最后为我们提供正确、合理的决策依据。依照计算思维，可以按照下面步骤进行：

(1)问题界定、简约、提取关键特征：对问题进行界定、梳理、分解出不同的信息特征。

(2)结构化：使用图表的形式，建立结构化内容体系。

(3)数字化：在进行决策时，需要考虑的内容很多。当面临多个项目选择，同时又有许多因素需要综合考虑的情形时，可以使用决策矩阵分析。决策矩阵分析原理是把人脑的模糊思维数字化。决策矩阵分析通常需要三个步骤：列出所有的选择项，确定影响因素及其权重，最后将每项评分和权重相乘做出最终分析。