创新教学方法 培养计算思维

邓明琦

摘要：计算思维是信息技术学科的核心素养之一，是学生从计算机科学的视角理解问题与解决问题的思维模式。那么，在信息技术教学中，教师如何培养学生的计算思维呢？笔者以初中信息技术教学为例，针对培养学生计算思维的方法与途径展开研究与探索，力求以培养学生的计算思维为契机，促进学生核心素养的发展。

关键词：

初中  信息技术教学  计算思维

笔者尝试从“抽象”“简化”“分类”“分解”“转化”五个方面入手，针对计算思维培养视域下的初中信息技术教学策略展开研究与探索，希望通过教学理念的转变和教学方法的优化，促进学生计算思维的发展。

一、抽象——将具体问题抽象为计算机问题

计算思维的本质，就是利用计算机科学来解决问题。因此，在初中信息技术教学中，教师应善于引导学生将遇到的问题抽象为能够用计算机知识来理解、用计算机手段来解决的问题。这样一来，经过长期的训练，学生就会养成从计算机视角观察问题和处理问题的习惯与能力，从而促进学生计算思维的养成。

例如，教学“制作网站”时，在导入环节，教师通过带领学生共同浏览网站来引入新课。而在学生看来，网站就是文字、图片、动画、声音等元素的集合。那么，学生自己制作网站的时候，如何将看到和想到的具体事物呈现或制作出来呢？这就需要学生具备抽象思维，将具体问题抽象成计算机问题，即将文字、图片、动画、声音等的呈现问题，抽象成Frontpage软件的操作、站点的建立以及网页的文字排版、图片插入、音频属性设置、网页保存等技术性问题。这样一来，学生在潜移默化中就会养成从计算机科学的视角思考问题和解决问题的习惯，从而培养计算思维。

二、简化——将复杂问题简化为数字化问题

化繁为简，既体现了数学思维的特点，也体现了计算思维的特点。在数学教学中，遇到复杂问题时，教师会引导学生抓住关键信息，按照一定的顺序或逻辑，将复杂的问题简单化。在初中信息技术教学中，教师可以参照数学教学的方法，引导学生以“数”为“轴”，将复杂的问题简化成数字化问题，并利用计算机科学快速求解。这样一来，教师可以帮助学生提高信息解读、问题求解与程序设计的效率，从而培养学生的计算思维。

例如，在教学“设计与制作动画”这一单元时，教师布置了一个带有故事情节的动画制作的任务。鉴于任务中涉及的动画类型和动画元素较多，且元素之间需要有单线演绎和交互碰撞等情节的设计，为了使学生的制作任务能够有条不紊地高效、有序进行，教师可以引导学生先确定任务中所需的人物形象及故事情节，再以时间为“轴”，罗列出场的人物和设置故事情节。通过这种方式，教师引导学生将复杂的内容以简单化的形式呈现，将感性的内容以数字化的形式表达，从而对整个任务流程做到了有效描述，化繁为简。更重要的是，教师通过这种方式培养了学生的思维能力，促进了学生数学思维和计算思维的同步发展。

三、分类——将模糊问题分类为明晰化问题

在学习“算法的概念”的时候，我们知道了“算法”就是完整而准确地描述解题方案的指令。同时，我们还了解到，面对同样一个问题，选择不同的算法，成败的概率及行为的效率会有很大的差异。这给计算思维培养视域下的初中信息技术教学以启示：完成任务并不是教学的目的，让学生高效而准确地完成任务，才是教学的目的。那么，如何培养学生高效而准确地完成任务的能力呢？教师可以引导学生进行分类讨论，对原本“这样可以，那样也行”的“模糊”的问题进行“明晰化”处理，从而培养学生“对比”与“择优”的习惯，进而促进学生计算思维的培养。

例如，在学习程序设计的时候，教师可以给学生布置“机器人过马路”的小组任务，要求学生通过编程来帮助机器人躲避障碍、规划路线、过马路。在这一过程中，学生会有多种线路设计方式，这就意味着学生会采取多种程序编写方法。无论哪种方法，都有可能帮助机器人成功过马路。但是，这并不符合计算机科学准确和高效的特性。因此，在学生编制程序之前，教师可以要求学生先规划机器人的行进路线，并对不同路线的空间和时间复杂性进行分类与对比，选出最佳路线。在此基础上，再共同商讨程序设计问题。这样一来，学生通过分类与对比，将“这样可以，那样也行”的“模糊”问题变成了“非這样不可”的“清晰”问题，不仅提高了解决问题的效率，更促进了计算思维发展。

四、分解——将综合问题分解为单一性问题

精细化运作与管理，即将综合性问题分解再分解，分解成最小单位之后，由固定程序进行处理，是计算机科学之所以准确和高效的一个重要“秘诀”，这也是计算思维的一大特点。因此，在初中信息技术教学中，教师应该培养学生将综合问题分解为单一性问题的习惯与能力，使学生在“分解”的过程中逐渐提高对问题的把控力，进而提高学生观察、思考和解决问题的效率，使学生能够借助计算思维的特性来提升自身的思维品质与实践能力。

例如，在学习算法的时候，教师可以带领学生玩“猜数字”的游戏：老师在心里默念1—100中的一个数字，让学生通过提问，猜测这个数字。学生会提出以下问题：这个数字在1和50之间吗？这个数字是奇数吗？这个数字是个位数吗？……事实上，学生不断提问的过程，就是一个将综合任务逐渐细化与分解的过程，是提高自身“处理精度”的过程，也是计算思维在不知不觉之中得以运用的过程。可见，在日常教学中，有意识地引导学生将综合问题进行分解，是培养学生计算思维的有效途径。

五、转化——将生活问题转化为信息化问题

计算思维的应用不仅仅局限于计算机领域，同时，它在人们的日常生活中的应用也十分广泛。因此，计算思维培养视域下的初中信息技术教学中，教师应该拓宽自身的教学视野，建立课堂教学与生活实践的联系，并在这种“联系”中渗透思维训练，使学生对生活问题进行信息化“处理”，从而不仅提高学生解决生活问题的能力，也促进学生计算思维的形成与发展。

例如，在给七年级学生讲解“走进信息世界”和“管理计算机”等基础理论知识的时候，教师希望给学生渗透一些专业术语。此时，教师就可以从生活情境入手，将生活中的常见现象与计算机科学中的术语联系起来，将生活问题转化为信息化问题：你们每天上学前整理书包的过程，在计算机世界叫什么？（叫“预置”和“缓存”。）而你们在放学路上丢了东西又原路返回去找的行为，在计算机世界被称为什么呢？（被称为“回推”）……教师通过这种方式，能够培养学生将生活问题转化为信息化问题的能力，并使学生养成运用计算机科学观察生活现象、解决生活问题的习惯，从而培养学生的计算思维。

综上所述，培养学生的计算思维，是提高学生信息技术学科核心素养的重要前提。因此，在初中信息技术教学中，教师应该从“抽象”“简化”“分类”“分解”“转化”等方面，通过“将具体问题抽象为计算机问题”“将复杂问题简化为数字化问题”“将模糊问题分类为明晰化问题”“将综合问题分解为单一性问题”“将生活问题转化为信息化问题”等途径，探索培养学生计算思维的方法与途径，并以此为契机，推进教学改革，促进学生发展。

参考文献：

[1]余海燕.初中信息技术课堂中计算思维培养研究——以初中“机器人走迷宫”为例[J].中国信息技术教育，2018（6）.

[2]黄华林.基于计算思维培养的初中信息技术教学实践探究——以《程序的循环结构》为例[J].教育信息技术，2019（12）.

责任编辑：唐丹丹