浅析计算思维视角下初中信息技术学科学生思维能力提高途径

张金支

摘要：计算思维是信息技术学科核心素养中的重要组成部分，也是现代公民需要具有的重要素养。本文从培养学生计算思维的重要性出发，结合中学信息技术课程教学特点，提出了利用多样化教学方法、结合算法程序设计和数形结合三种方式来提高信息技术学科学生思维能力的方法，希望能够为信息技术教学中学生思维能力的培养提供相应的参考。

关键词：计算思维;学科素养;信息技术教学

中圖分类号：G63 文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）20-109-2

新课程改革明确提出了要发展学生核心素养的要求，具体到信息技术学科，就是要培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习和信息责任。计算思维就是指运用计算机科学的基础概念来理解问题、解决问题的思维方法。而信息技术教学就是培养学生计算思维的重要途径。下面，笔者将结合自己近些年的教学经验，具体对计算思维视角下初中信息技术学科学生思维能力的提升进行分析与探究。

一、初中信息技术教学中培养学生计算思维的重要性

1.有利于提升学生自主学习能力

中学阶段学生已经养成了一定的学习意识与学习思维，但这并不意味着教师可以放任学生自我发展，而是需要更好的引导和教学，这就对教师的教学能力提出了更高的要求。随着信息技术的飞速发展，初中阶段的教学同样也会向着现代化和自主化的方向和发展，无论是学生还是教师，都应该掌握一定的信息技术能力。培养学生的计算思维可以让学生更加顺利地提升信息技术水平，实现自主学习能力的提升，达到完善自我，更好成长的要求。

2.有利于激发学生的学习兴趣

初中阶段的学习中如何培养学生的学习兴趣是教师提升教学质量和教学效率的关键。在信息技术学科中，教师为了培养学生的计算思维，通常会改变传统教学模式，将教学内容通过声音、视频、动画等多种方式结合起来。而这些方法将有效吸引学生的注意力，让学生获得全方位的感知学习，激发他们的学习意识，提高他们的学习兴趣。

3.有利于培养学生创造性思维

创造性思维是学生在学习中发现问题，形成探索精神的关键，在中学阶段的教学中培养学生创造性思维对于他们今后的发展十分重要。为了让学生在立体感官教学中形成计算思维，教师通常会使用形象逼真、生动新颖的教学内容来帮助学生对知识进行理解和把握。此时，学生的发散思维也将处于最佳的状态，只要教师把握好教学难度，充分发挥学生的想象，让他们通过动手操作的方法不断进行探究，自然就会在培养学生计算思维的同时提升他们的创新意识。

二、初中信息技术教学中培养学生计算思维的策略

1.利用多样化教学方法培养学生计算思维

传统的信息技术教学以教师讲解为主，学生被动接受和记忆，这种死板的教学方法虽然可以应付考试的要求，但不利于学生思维的发展。因此，这就要求教师采用多样化的教学方式来开展教学，在帮助学生掌握各种信息技术知识以及软件使用方法的同时，让他们了解软件设备、人和计算机系统之间的相互作用关系，通过计算、推理、实践和设计等一系列活动来帮助学生主动融入到课堂学习中去，形成计算思维和解决问题的能力。

例如，在《制作动画作品》这一单元的教学中，教师可以通过分解问题、算法化思维、启发式推理、优化处理等一系列活动让学生在实践过程中形成计算思维能力。首先，教师要在学生进行案例操作之前为他们展示示范案例，然后让学生进行模仿设计，弄清动画设计中所需要的脚本、程序运行顺序，通过合作完成制作。最后通过播放动画来找到制作错误的问题，反复进行调整和优化，直到解决问题，获得满意的效果。在这一过程中，学生的推理判断和优化处理能力可以得到提升，满足了培养学生计算思维的要求。例如，在《智能机器人》这一单元的学习中，为了帮助学生更好的认识和了解机器人的构造以及原理，教师可以在课堂教学中将一些简单的机器人或是机器人的局部构造交给学生，让他们进行详细的观察和拆装，阐明各个硬件的名称和性能，以此掌握课本中的知识。相对于照本宣科的教学方法，这种方式有利于提升学生思考和分析问题的能力，让他们通过最真实的情境来完成教学任务，实现计算思维的提升。

游戏化教学也是多样化教学的有效途径，指在教学中通过游戏机制和游戏化体验来激发学生的学习动机，提升他们的学习意识和学习能力，实现计算思维的培养。例如，《创建动画》这一单元中，学生要学习的内容包括了补间动画、动画剪辑与制作、形状补间动画和动画配音等等，如果将这些学习内容融入到某一动画元素中，便可以制作出一个具有故事情节的综合动画。因此，教师可以引导学生进行积极地创作，让动画中的人物和元素进行碰撞与交流，形成故事情节，完成剧本设计。剧本设计就是要在时间轴上做好动画元素的动作关系，而这一过程就是培养学生计算思维的有效途径。笔者在教学中建议学生分三步进行动画的设计，第一步是选择素材，构思出故事情境，即明确制作的内容。第二步是分析剧情，明确每个环节。第三步，进行故事情节的制作。在这一过程中，时间轴是成功的关键，学生必须要做好对时间轴的把控。

2.结合算法程序设计来提升学生计算思维

计算机程序的设计是让学生感受算法思维的有效方式。但是，在当前初中信息技术教学中，关于程序设计部分的教学内容十分有限，因此学校可以通过课外的兴趣小组，或是校本课程的方式来开展这部分的教学，为该方面具有特长的学生提供学习的条件。受到应试教育的影响，长期以来信息技术教学都没有得到教师、学生和家长的关注，认为信息技术在中考中的影响作用并不大，只要能够掌握基本的操作就可以了，要将更多的时间放在主要科目的学习中去。因此，学生信息技术学习兴趣不高、教师教学内容简单等问题的存在严重影响了学生计算思维的发展。

信息技术改变生活的事正发生在当下，越来越多的人对计算机逻辑感兴趣。故此，许多人也开始关注起了编程部分的教学。初中信息技术教师可以结合学校的实际情况以及学生的需求创新教学方法与教学内容，扩展教学知识，进行编程教学、创客教学等一系列有趣的活动，以此在提升学生信息技术学习兴趣的同时拓展学生的视野，提高他们的动手能力，培养他们的计算思维。

例如，教师可以结合九年级下册《智能机器人》这一单元的内容开展教学，拓展教学活动。2001年，我国就开始举办起了一年一度的“青少年机器人大赛”，这项活动不仅培养了青少年对机器人的兴趣，更让他们在动手动脑的同时有所收获。比赛的内容包括了对机器人的组装、编程和操作等等。这也正是考察了学生的计算思维。教师可以结合机器人大赛中的项目内容，将机器人项目设计和开发纳入到教学活动中，拓展学生思维。另外，VB、Python等语言编程也是培养学生计算思维有效途径，许多地区已经将他们纳入到了教学范围之内，而对于没有纳入教材中的地区来说，教师则要找到合适的契机向学生介绍有关内容，并通过有效的模式和方法培养学生的计算思维。

在中学信息技术教学中积极开展计算机程序部分的教学是培养学生编程能力和计算思维的有效途径，也将为他们未来的科学研究和工程实践提供有利的条件。

3.通过数形结合的方式提高学生计算思维

当前我们已经进入了大数据时代，无论是数据的来源、数据的种类还是数据的数量都已经远远超出了人脑可处理和解释的范围，如果不采用有效的手段，将会有95%的数据被白白浪费掉，这会严重影响到科技的研究与进步。为了解决这一问题，我们提出了将数据可视化的方法，即将数据转化为图形，通过最直观的方式将数据展示出来。

在新版信息技术教学纲要中指出，中学生在信息技术学习中应可以利用电子表格实现对数据的整理、计算，并实现简单的数据分析和直观表达。例如，在某一地区重点企业近些年的盈利情况电子表格中，学生需要统计该地区重点企业近些年的经营情况，然后通过函数运算、排序和图表等方式来进行数据的处理与分析并发现其中所表现出来的问题，提出相应的解决策略。当然，这些数据虽然没有达到大数据的容量要求，但是对于初中生来说整理这些数据也具有一定的难度，一旦某一细节出现问题将直接影响到最终的结果，更不要说从中去发现问题了。但是，如果可以将这些数据用“图表”展示出来，就可以实现数据的简化、具象，帮助学生建立起建模思维。在上述的表格中，学生可以选择几个具有代表性的企业，以年份作为x轴，以盈利情况作为Y轴制作图表。从图表中便可以一眼看出每一个企业近些年的盈利情况以及变化的过程。然后通过对图表的分析学生自然也就能够从中发现问题：为什么某一个年份所有企业的盈利情况都不乐观？为什么某一企业盈利额在逐年下降？带着问题继续分析这些企业的情况，问题自然就可以迎刃而解了。

三、结语

计算思维是信息技术学科核心素养中的重要组成部分，也是现代公民需要具有的重要素养。在初中信息技术教学中培养学生的思维能力需要教师从实际情况出发，在教學过程中始终围绕着计算思维，通过有效的教学手段和教学方法来进行教学经验的不断积累、改善，构建完善的教学体系。

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（作者单位：浙江省临海市白水洋中学，浙江 临海 317031）