初中信息技术教学中落实计算思维的研究

摘要：在初中信息技术教学中落实学生计算思维的培养，我们需要深度挖掘信息技术课程中的计算思维内涵，设定计算培养目标，研究教学策略，设计有利于计算思维培养的学习活动，从教学内容和教学方法上突出“问题分解—模式识别—抽象提取—算法设计（解决问题）”的过程。掌握了计算思维的学生，他的高阶思维能力明显提升，在解决生活真实问题和开放问题时，会分析问题，明确需求，分解任务，设计方案，解决问题，从而促进信息技术的有效应用，真正提升学生的信息素养。

关键词：初中信息技术;计算思维;研究

初中信息技术是一门以培养学生的信息素养为总目标的必修课程。信息技术学科核心素养包括计算思维数字化学习与创新信息社会责任等方面。初中信息技术教师开始在课堂教学过程中关注学生计算思维的培养，从教学的实际效果来看，学生的操作技能学习得很好，而高阶思维比较缺失。通过课程变革、教学内容和教学模式改革，将教学设计和教学实践相结合，把计算思维和教学活动相融合，让学生在教学过程中可以直观地体会到运用计算思维去解决问题的方法和思维过程，并且把这种思维迁移到平常学习生活的问题情境中，促进信息技术的有效应用，提升学生的信息素养。

一、 挖掘初中信息技术课程纲要中蕴含计算思维的课程内容

初中阶段学生要掌握的计算思维，属于问题求解中的计算思维，就是要在信息技术课程学习过程中，运用学到的计算机科学基础概念去解决问题，并把相同类型问题的解决方案归纳起来，以后遇到类似问题时，可以去寻求相应解决方案或在原有方案基础上修改设计新方案，有限的步骤里一步步地去解决问题，并且不断优化解决方案。

计算思維可以让学生以一个多元化的视角，用信息技术学科的思维方式去理解信息世界。计算思维隐藏于初中信息技术课程之中，去充分挖掘出各个模块内容中蕴含的计算思维，是有效实施计算思维教育的关键和前提。初中信息技术课程包括“信息技术基础”“算法与程序设计”“人工智能初步”“机器人技术”“物联网技术”五个模块。从纲要指出的课程内容来看，除“信息技术基础”模块，其他四个模块都有在“问题分析”“问题求解”“结构与设计”“优化设计”“算法与程序”等有涉及计算思维内涵的显性体现。在纲要的指引下，教师在这四个模块中都可以有的放矢地去培养学生的计算思维。

以第一模块“信息技术基础”模块为例，它是信息技术的基础，它的内容里也蕴藏了计算思维的内容，只是没有聚焦于它，这就需要教师去挖掘出隐匿计算思维的课程内容。举例来说，第三章《统计与分析数据》，教学过程中，如果教师只是让学生机械地去做一张课程表，那么这任务仅仅是达到学习简单操作技能的层面;如果你选定一段文字，让学生读懂文字，然后将文字翻译成表格，将重复出现的相似内容提炼成关键字生成表头，最后制成几行几列的表格。那么学生通过梳理文字整理成表格的这个过程就已经达到过程方法的层面;更高阶的，如果学生能根据项目活动主题，自主规划设计表格，收集整理活动数据，并且在这过程中会根据实际情况灵活机动，调整表格，从而更有效地收集数据，最后对数据进行分析，得出最终结论。要完成这个过程，学生必须先进行需求分析，再去概括抽象出关键信息，规划方案并一步步去实施，同时不断进行自我评估，并根据结果进一步完善过程。这样的活动设计是明显具有计算思维特征的。

二、 设定基于初中信息技术课程纲要的计算思维培养目标

在初中信息技术教学中，要明确计算思维的培养目标，就必须厘清课程纲要与计算思维培养目标之间的对应关系，建立起与课程模块相对应的计算思维培养目标，也就是把抽象的培养目标细化成具有可操作性的具体要点，并且理清具体要点之间的相互关系。

以《信息的识别与获取》为例，来厘清课程纲要中隐藏的计算思维培养目标。（见表1）

表1课程纲要（信息的识别与获取）隐藏的计算思维培养目标

课程纲要涉及的计算思维

（1）知道信息的含义，能联系生活实际，感知信息存在的普遍性。

（2）知道信息有多种来源，尝试根据信息需求从多种渠道获取信息。分析：信息技术在日常生活中运作的属性与法则

了解关键字的意义及常见搜索引擎的特性，能提取合适的关键字，会使用基本的搜索技巧查找网络信息，并提高搜索效率。抽象：明确利用信息工具进行信息检索、编码、输出的过程和方法。

（4）能将网页及网页中的文字、图片等信息保存到计算机中。数据收集

（5）了解几种不同的网络下载工具及其特点，利用其提高下载效率。

（6）在日常生活和学习中，能利用终端设备阅读多种形式的电子读物，初步体验多媒体在呈现信息方面的优势。

（7）能判断信息的有用性和时效性，对信息进行初步筛选，并能综合多种因素判断信息的可靠性，养成从权威网站获取可靠信息的习惯。抽象：与生活情境结合，初步运用信息科技学科基本概念，合理地选择工具和计算方法，养成学生主动适应技术发展的习惯。

（8）尊重他人的著作权，包括作品的发表权、署名权、修改权、保护作品完整权、复制权等，获取他人信息时注意记录来源、作者等信息，不盗用他人作品。

（9）了解信息安全的基本知识，掌握计算机病毒、木马、恶意代码及其他信息安全问题的基本处理方法。

（10）在复制文件或与他人传递、共享文件的过程中，知道可能存在病毒侵袭的风险，并加强安全防范措施。概括：建立计算机科学概念的知识结构

三、 初中信息技术教学中培养计算思维的教学策略

在信息社会中，计算思维能力的培养已经成为信息技术教育的新趋势。初中生的计算思维教育不能只停留在信息技术工具的使用层面，而应该注重信息技术与生活学习的情境相结合，引导学生去接触一些计算机科学概念，将培养方式由形象化、具体化逐步转向抽象化、概念化。

（一） 基于计算思维内涵分解的单个教学片断实践

计算思维包括了算法思维、评估、分解、抽象、概括等多种思维方式，多种思维方式不容易在一节课呈现出来，教师在设计教学活动时，可以只针对某一方面的思维方式，进行教学设计，从而达到单独培养的目标。

1. 培养算法思维的教学活动

例如：算法教学中，对于算法的概念，教师可以设计一个“猜数字”的游戏活动。老师选定1到50之间的一个数字，让学生来猜测数字。学生可以问问题，且每人只能问一个问题，老师只答是或不是。设计这个游戏的目的，是让学生理解解决问题是有具体的步骤和方法，并且方法不唯一，我们可以通过总结归纳，体会方法的共通处，比较差异，理解算法到底是什么，培养算法思维。

2. 培养分解思维的教学活动

例如：在计算机硬件组成教学中，教师可以拆开一台旧电脑，实物展示计算机内部的各个组成部分，理解每个部分都是由若干小组件构成，其中小组件还可以进一步拆解。这种方法相比利用教材上的图片，更直观地让学生理解计算机的组成和内部结构。此活动的目的是培养学生利用分解思維来认识问题分析问题解决问题的能力。

3. 培养抽象思维的教学活动

例如：Flash教学中，制作乒乓球比赛的动画，学生需要考虑重力、阻力、风力等因素，来模拟乒乓球的移动、反弹，这就需要学生使用一些抽象思维来学习处理。

4. 培养概括思维培养的教学活动

例如：位图和矢量图的教学中，教师需要让学生理解这两个相似的概念，就可以通过大量展示两种图的实例，显示不同的性质，引导学生去比较，寻找异同，最后引导学生概括出两种图地本质属性和特征。

（二） 基于计算思维培养的完整教学活动实践

下面通过一个FLASH综合的课堂实例来分析如何在信息技术学科教学中落实学生计算思维的培养。设计的相关课堂教学活动及说明如表2所示。

表2FLASH综合的课堂活动和涉及的计算思维

课堂活动涉及的计算思维意图

活动1提到学校，你的脑海里会出现哪些影像，哪些是你最不能忘怀的，能制作一个你眼中的学校的动画吗？确认问题学生可能会想到一些标志性的建筑物，想到一些场景，每个人都有自己不同的影像，并思考如何以动画形式呈现。

活动2用语言向大家描述你的动画。分析数据描述的过程是一个由想象到文字的形式，也是梳理分析的过程。

活动3用你学习的FLASH知识能实现吗？抽象每一个影像就是一个动画效果，最后都落实到具体的动画类型。

活动4需要收集哪些动画素材？涉及了哪些动画对象？产生哪些动画图层？运用哪些动画类型？设计算法设计整个动画方案：从收集素材，到图层设计，到每一个动画可以选择哪种动画类型。方案可能不止一个。

活动5确定动画方案并整理素材选择最优方案多种方案里选择一个最合适的一个。

活动6制作动画并展示交流推广展示交流，介绍自己作品的亮点供大家借鉴。

在初中信息技术教学中落实学生计算思维的培养，我们需要深度挖掘信息技术课程中的计算思维内涵，设定计算培养目标，研究教学策略，设计有利于计算思维培养的学习活动，从教学内容和教学方法上突出“问题分解—模式识别—抽象提取—算法设计（解决问题）”的过程。掌握了计算思维的学生，他的高阶思维能力明显提升，在解决生活真实问题和开放问题时，会分析问题，明确需求，分解任务，设计方案，解决问题，从而促进信息技术的有效应用，真正提升学生的信息素养。

参考文献：

[1]C9高校联盟.九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明.

[2]陈国良，董荣胜.计算思维的表述体系[J].中国大学教学，2013（12）：24-28.

作者简介：

田莉莉，江苏省南京市，南京一中泰山分校。