立足教学实践提升核心素养

任军

摘 要：本文在分析了新高考信息技术核心素养及课程实施的基础上，针对其中的计算思维培养，根据笔者教学实践，分别从领悟计算思维之抽象性、感受计算思维之数字化、学习计算思维构造性、理解计算思维系统化、体会计算思维网络化几个方面谈如何开展信息技术教学来提高学科素养，例举教学案例，浅谈了如何更好提高学习效率培养学生计算思维，如何学会思考和解决问题提高教师自身素养，从而推动高中信息技术课程的顺利实施。

关键词：计算思维;抽象性;数字化;构造性;系统化;网络化`

中图分类号：G633.67 文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2019）04-108-2

一、引言

信息技術课程正在逐渐发展壮大，伴随着新一轮改革的到来，信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任构成了信息技术核心素养的四个方面。其中又以计算思维最为引起我们注意。因此，落实计算思维，成为我们学习信息技术学科的重中之重。

二、计算思维的定义

什么是计算思维？

2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在美国计算机权威杂志，ACM会杂志上给出并定义的计算思维，周教授提出计算思维的定义：计算思维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。

作为第三种思维——计算思维，相比于实验思维、理论思维，计算思维（设计与构造），关注的是人类思维未被挖掘的部分，是这个时代对人类思维进步的新要求。

核心素养中的计算思维如何定义？

在信息技术学科课程标准中，也对计算思维进行了以下定义：计算思维——运用计算机科学领域的思想方法形成解决问题方案的过程中，所包含的一系列思维活动即计算思维。

三、新高考模式下信息技术教学的开展情况

新一轮高考改革，提出了新的要求，要求培养学生核心素养，要求高中构建各学科基础型课程与拓展型课程内容。其中信息技术课程要更加明晰教学目标和教学要求，进一步突出学科的核心育人价值，以学科能力为关键突破点，带动学科核心素养提升。而在信息技术课程开展的过程中，笔者和笔者所在的教学团队，经过几年的观察和研究，发现以下问题：

其一，学生不能正确的认识信息技术学科。学生对信息技术学科的认识，与整个社会的价值观相关，在以高考为指挥棒的前提下，学科不能得到很好拓展。

其二，受教育者无法明确学习的目的。对于部分同学来说，学习信息技术，无非就是拿到学分，通过会考，没有意识到学习的过程是信息素养的形成过程。

其三，受教育者没有深刻感受信息技术学习的真谛。简单停留在操作层面是对信息技术的最大误解，学生没有领悟学是为了下次“不教而学”，简单的重复老师的操作，在我们的课堂中十分常见。

其四，教育者不能充分理解并开展信息技术教学。教师们忙于各项工作，对于课堂的有效性往往疏于落实，会考和技术高考的压力下，往往忙于落实书本知识，对教材的二次开发显得不足，对于计算思维培养更杯水车薪。

四、基于计算思维，开展教学实践研究

计算思维，从核心素质去区分，包含了抽象性、数字化、构造性、系统化及网络化这样几个特点。本文分别从这几个特征入手，谈谈结合教学实践落实信息技术核心素养的探索。

1.删繁就简三秋树——领悟计算思维之抽象性

抽象针对现实中的事物而言。什么是抽象？在解决问题的过程，抓住事物关键特征，通过化简等方式，降低其复杂度将复杂的事情简单化。在计算机领域，尽可能提供计算机能够接受的模型，从而通过计算机解决现实问题。

【案例1】二进制的学习

问题：假设对方有18万敌军，1万敌军可以用1个烽火台表示，需要几个烽火呢？给出以下提示1：

1个烽火可以表示几个信息？

2个烽火可以表示几个信息？

3个烽火可以表示几个信息？

…

n个烽火可以表示几个信息？

提示2：16种情况正好通过4个烽火台来表示，以此类推，5个烽火台最多可以表示32种情况，需要几个烽火台可以表示18种情况？

在二进制的教学过程中，借助本案例，引入了烽火台的形象概念。将烽火台的状态抽象为二进制中的0和1，从而从最大程度简化二进制的理解，帮助学生顺利开启信息编码的学习。如案例中所示，抽象过程中的化简，把二进制抽象为1个烽火台，对于学生理解以及构建思维的流程都能有很大提升空间，从而加快思维节奏，加深理解力。这不仅体现在课堂中，对课后的生活和工作都有不同的借鉴意义。

在今后的教学中，更大程度从抽象性的角度帮助学生理解，在今天，几乎所有现实都可以编码为“0”和“1”，谁的抽象能力强，谁就可以体现出新的创造性。

2.万物皆数——感受计算思维之数字化

【案例2】枚举算法水仙花数

水仙花数——一个数，有n位，假设n>=3，求得其每位上的数字的n次幂，然后进行相加正好等于它本身。（例如：1^3 + 5^3 + 3^3 = 153）. 三位的水仙花数共有4个：153，370，371，407。

在水仙花数的案例中，首先通过教师讲解水仙花数的概念和定义，其次学生操作vb程序练习思考，完成枚举算法的程序实现。在教学过程中，突出自然界由数字构成，除了数学上已学知识，在算法领域内仍然存在值得我们探究的各种有趣的数。希望同学们，立足于计算思维，感受到数字化的世界带给我们的神奇旅程。

无论是《信息技术基础》必修、《多媒体技术应用》必修、《算法与程序设计》选修，贯穿整个教学过程最多的便是数字化。无论是进制，字符汉字的编码，图像声音的编码，算法和程序的实现，同学们可以感受到数字化对生活和学习的改变。感受数字化，成了这个时代不可被忽略的一种体验。

3.没有规矩不成方圆，不积跬步无以千里——学习计算思维构造性

数学学科中，如果能够具体地给出某一对象我们称之为可构造的，对于能够给出某一对象的计算方法，亦是如此。观察信息技术学科，构造性也是存在于方方面面的，算法尤为明显。对于《算法和程序设计》一书而言，算法作为程序设计的核心，算法是解决某种问题的通用法则或方法，也就是一系列计算规则。

【案例3】给定一篮子豌豆和一只空碗，只要篮子中还有豌豆就执行下列的步骤：

1.从篮子里拿出一个豌豆;

2.剥开豌豆的豆荚;

3.把剥落的豆放在碗里;

4.扔掉空豆荚。

程序则是算法的一種具体描述手段。这就要求我们在教学中，以问题的解决为核心，构造合适的算法，用自然语言或者流程图来描述算法。在此构造过程中，充分体验算法的作用，逐步建立思维的过程。这个过程就是构造过程中实现计算思维的培养，对于提升算法思维能力也具有十分重要意义。

【案例4】小张用VB编写一个文本替换程序，功能如下：单击“替换”按钮command1，将文本框Text1中与文本框Text2相同的文本，替换为文本框Text3内的文本，并在文本框Text4中显示替换后的结果，以及在标签Lable5中输出替换的总数，运行效果如下所示：

替换算法如下：

（1）将本文框1，2，3中的字符串分别保存到变量s，s1，s2中;

（2）档字符串S的i位置右边长度超过字符串s1长度时，循环执行下列a，b步，否则跳转到（3）：a.如果s第i位置起，查找到与s1相同的文本，则将s替换后的结果重新赋值给变量s，i位置跳过字符串s2长度到达下一个查找位置，同时替换总数加1;b. 否则，i加1跳转到下一个字符位置;

（3）将替换后的字符串s显示在文本框text4中，同时显示替换总数。'代码略

无论是算法，还是题中考察的字符串和数组的理解，都需要从日常生活构造出程序的基本要素，在构造的过程中，实现模拟到量化的过程，这是信息技术时代需要的基本需求。在日常的教学中，尤其是程序的教学，需要我们教师们，不断引导学生学习构造性的思维，在构造的过程中，感受并落实算法与程序设计的实现。

4.不识庐山真面目，只缘身在此山中——理解计算思维系统化

系统——描述了部分与整体之间的关系。系统一词从古希腊语中翻译而来。更进一步解释系统一词：我理解的系统是一个有机整体，它由若干要素构成，同时各个要素内部具有一定联系，它们通过各种联结构成了这个有机整体。了解系统的意义，有助于教师更好开展教学。系统论，是一门新兴的科学，研究系统和进行系统论的学习，学习其逻辑和数学的意义，有助于更好的培养学生的思维习惯。

对于用系统的思维进行整理的过程中，思维导图将系统得到了最真实的体现和落实。对于考察的每个可能的知识点，比如声音、图像、视频，将所有可能涉及到的知识点以思维导图形式列出来。同学们可以在这个过程中，更加细化对知识的掌握。

【案例5】某学生的关于声音的思维导图，分出录制和采集、格式、数字化以及存储量计算等知识点，在存储量计算中，可以采用两种方法计算，都在思维导图中得到体现。

当然系统的思想应该存在于计算机的各个角落，在任何用计算机处理的问题中，我们教师都有必要教会学生用系统的思想考虑问题。用系统论这个新的学科体系的方法和信息技术这门日益壮大的学科相结合，为我们继续去描绘美好的未来。

5.网络天下，人类共识——体会计算思维网络化

网络是一台巨大的计算机。网络把整个互联网都联结在了一起。全面共享了数据资源、存储资源、计算资源、信息资源、知识资源、专家资源等。网络带给我们生活的变化是巨大的，网络时代正在从生活的方方面面冲击我们的生活，无论是政治、经济、生活，人们的穿衣、吃饭、出行正在被各种网络新方式取代，那么在教学这个阵地里，网络也正在全面的改变我们的教育者和受教育者。教学中，我们可以用网络课堂和传统课堂相结合，从而引领新的教学模式，为这个时代的教学开辟新的道路。

【案例6】在高三的教学过程中，除了传统课堂教学，我们备课组的老师们还尝试用QQ建群，用作业功能，发布作业，以及回收作业。

当然在这条路上，我们需要做的还有很多，需要去探寻和研究的事情还有很多，前途很光明，未来等待我们去开发。

五、基于计算思维，提高教师自身素养

除了教学实践，更需要作为接收一线信息技术的我们，在自身的素养方面不断学习和提高自己，用核心素养的各个方面要求自己，基于计算思维去思考我们所碰到的各种情况，我们还可以这样去做：

用思维引领方式要求自己，在教学过程中，注重思维更多于注重形式。以培养学生思维力为最高宗旨，不断要求自己认真备课，落实教学实践;

在解决问题的过程中，可以用图示法来进行问题解决的模式。始终要学会简化抽象出计算思维，同时将这种方式落实到实践教学中去。

学会使用思维导图开展教学及复习，帮助学生充分学习使用思维导图。充分理解系统对我们思维的影响，用系统的思想去贯穿一生的学习和工作。

充分利用身边能够提供学习的环境，充分利用理论联系实践的方式，充分利用网络化的时代带来的便利，始终用思维力的提升来要求自己，要求自己的教学。

未来已来，等我们去迎接！

[参考文献]

[1]陶增乐.信息技术基础[M].浙江：浙江教育出版社，2005年.