从技术培训到思维教育计算思维赋能教育

2021-05-30林志奕

中国信息技术教育 2021年26期

林志奕

摘要：初中开设信息技术课程有其显而易见的必要性，但在实际教学中尚存诸如未出台课标、课时紧张和衔接难等困惑，如何将教学从技术培训引向思维培养、如何重构课程和如何实施课程是本文的重点探究内容。解决的方法是：在课程内容上，从对现有教材进行重新洗牌、划分模块性质重新规划课时、找准位置发挥承上启下的作用三方面设计课程;在课程实施时，采用创设真实情境、利用项目式学习、图形化向代码过渡的教学策略，培养学生的计算思维。

关键词：计算思维;初中信息技术;课程设计

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2021）S2-0059-04

引言

自20世纪70年代开始，世界各地陆续将“信息技术学习（Technology Studies）”纳入教学领域，并独立设课。我国于2000年明确将该学科定名为“信息技术”课程，因此可以说，这是一个尚属年轻的学科，正处于发展建设阶段。也正因为如此，在实际教学中会遇到诸多的困惑。

1.方向迷茫：初中课程标准未出台

课程标准规定了学生应知应会的专业知识和能力，提出了学生需要落实的素养目标。它是一线教师认清学科性质、准确把握学科教学方向的重要依据。但目前还未有本学科初中段的课程标准，这不能不说是一件憾事。一直以来，在诸如考试方案、课程安排等文件的抬头，往往都会套着参照高中课标、根据北京市2013年发布的教学指导意见，结合本区教学实际……初中课标未出台是初中信息技术教学面临的第一个困惑——方向迷茫。

2.蜻蜓点水：教学内容VS课时

2013年北京市发布了《北京市加强与改进义务教育阶段信息技术学科教学的指导意见》（以下简称《指导意见》），其中规定：各区县、学校必须保证开足义务教育阶段信息技术学科课时，小学、初中阶段总课时数各不少于70课时。我区所使用的教材是北京版的《信息技术》，从第四册到第六册，共计9章，按照教参给出的参考课时，最少需要72课时。但在实际教学中，受各种不可抗拒的因素影响，70课时并不能得到有效保障，因此，造成初中学段的第二个困惑——蜻蜓点水、走马观花。

3.尴尬位置：各学段之间的衔接

初中正处于一个承上启下的阶段，需要考虑在小学基础之上，如何为高中培养人才。由于学生来自不同的小学，专业知识、能力和观念存在一定的差异，以编程为例，有学过Scratch编程的，有学过Python语言的，也有未曾接触过编程的学生，初中应该如何应对这样的差异性？另一方面，初中需要为高中输送人才，应该培养怎样的学生，才能满足高中的需求呢？Python语言在高中实际上属于非零起点的内容，那么这是不是意味着，初中需要做些铺垫呢？这是初中学段的第三个困惑。

鉴于上述困惑，本文将结合以往研究成果，重点介绍初中信息技术课程的设计思路和实施策略。

计算思维的概念与内涵

1.计算思维的概念

计算思维（Computational Thinking）的概念是美国卡内基·梅隆大学的周以真教授（Jeannette M. Wing）于2006年3月首次提出的，她将计算思维定义为：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。具体而言，计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个看似困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法。

2017版高中新课标提到：计算思维是指个体在运用计算机科学领域的思想方法形成问题解决方案的过程中，产生的一系列思维活动。因此，将计算思维作为课程的培养目标，可以看出一个趋势，信息技术学科的教学应该上升到思维层面，而非技术培训。既然是思维层面，那么它应该是农业，而非工业，需要悉心、耐心地培育，不可急功近利，将学生变成工业生产线的产品。

2.计算思维的内涵

熊璋教授在其《重塑信息科技教育》一文中，提到计算思维内涵的三个层面：①分析问题——自觉利用计算机科学技术思想和方法分析问题;②求解问题——利用对问题的抽象、建模，运用合理的算法求解问题;③迁移应用——能够应用于其他同类问题的求解。由此可知，计算思维终极目标是培养解决问题的策略，需要在做中学，讲究“工具论”向“计算机科学”的转变，注重将基本常识变为学生的关键能力。

3.启发与思考

对于初中信息技术学科课程而言，在教学中体现计算思维的培养尤为重要，因此，在课程设计和实施方面应从以下两点考虑：首先，在课程规划上应从学科价值、思维方式的角度，充分体现信息技术学科思维方式。其次，课程应该试图渗透这样一个理念，即将计算思维作为一种方法论，渗透到信息技术课程当中。

重构课程内容

为了提升初中生的计算思维培养，参照2017年版高中新课标，依据2013年北京市发布的《指导意见》，根据现有北京出版社《信息技术》教材第四册至第六册，重构了当前的课程内容。重构工作从三个角度展开：一是内容的重新洗牌;二是课时的适当加减;三是找准位置发挥承上启下的作用。

1.重新洗牌

原有教材有9章内容，即信息与信息技术基础、计算机网络基础、文字處理、表格数据处理与分析、图像处理、音频和视频制作、动画制作、网站制作和智能处理与编程。现将其变动为7个模块，就是将原教材的第一章至第四章，划归到“信息与网络技术基础”和“数据处理与分析”这两个模块中。教材也因此产生了两个变化。

（1）概念梳理→简单应用→规范应用

以“信息与网络技术基础”模块为例，变动后的内容设计如下页表所示。之所以如此设计，是为了试图梳理出一个思想脉络：概念梳理→简单应用→规范应用。首先，学生梳理小学阶段有所接触但尚未形成的相关概念。随后，将其运用到解决实际问题中，如装配电脑、组建一个简易家庭网络环境等。最后，模块内容再反思，明确如何规范、负责任地使用信息技术。

（2）文字处理软件“变身”学生的学习工具

原有教材中的“第三章文字处理”被拆分为两个部分：①前三节纳入第一个模块“信息与网络技术基础”，它以笔记工具和思维表达工具的形态出现;②后三节纳入第二个模块“数据处理与分析”，它以笔记工具和成果表达工具的形态出现。具体如下页图1所示。

2.规划课时

在课时的规划上，增加了模块性质——“必修模块”和“选择性必修模块”，使用模块性质来调整课时的分配。必修模块涉及的内容均需学习，总课时是38～42课时;选择性必修模块有“图像处理”“音视频制作”“动画制作”和“网站制作”四个模块，学校结合各校情况选择其中的2～3个模块作为教学内容，总课时是30课时。该设置是出于计算思维培养的需要。

3.承上启下

如前所述，初中阶段的学习需要发挥承上启下的作用，《指导意见》和2017年版高中新课标中，对小、初、高的衔接有明确的指导意见。

促进思维发展的实施策略

在课程实施时，应注重培养学生如何分析一个项目，如何进行知识迁移应用，如果是这样，在课堂教学时，教师不宜直接告诉学生操作结果，而应努力给予学生一个熟悉的情境，让学生自主学习，教师则适时地对学生进行提问或提供学习支架。这样才有利于学生知识技能的自我习得，以及学习能力的培养，进而形成问题解决的策略，提升计算思维能力。

1.创设情境，以真实情境培养学生的计算思维

计算思维是一种解决问题的系列思维活动，因此，在设计情境时，应兼顾“真实性”“趣味性”和“挑战性”三个原则。“真实性原则”是基础，以问题为引领，学生在真实情境中解决真实问题，以此来拉近学生与项目内容的距离，引领学生迈入思维之门;“趣味性原则”是持续，它可以使学生沉浸在思维形成的过程中;“挑战性原则”是着眼发展，依据维果茨基提出的“最近发展区”理论，给出学生思维成长的空间。

2.用项目式学习培养学生的计算思维

项目式学习（Project-Based Learning）是一种教学方法，即学生通过一段时间内对真实的、复杂的问题进行探究，并从中获得知识和技能。在教师的指导下，学生通过独立或协作的方式完成一个完整的解决实际问题的过程，从中发展自身的思维方式。因此，项目式学习是培养学生计算思维的良好方式。

（1）提供学习工具

计算思维作为一种思维活动，其形成过程需要一些辅助工具，才可逐渐抓住关键，聚集能力。以数据处理与分析模块为例，项目的设计可以与研究性学习相结合，如开展某个调研项目。调研之初，由学生利用思维导图工具进行规划;调研之中，数据的整理和分析利用Excel软件进行处理;调研之后，利用文字处理软件生成调研报告，并利用演示文稿展示报告中的重点内容。

在学生的整个学习过程中，教师为其提供3个学习工具，如图2所示。

（2）学以致用，深入融合

选择性必修也存在计算思维培养的内容。这里提倡“学以致用”，注重学生解决实际问题的能力，因此，本部分更像是自助餐，只是自主权在学校。在采用项目式学习方式时，可以以“动画制作”或“网站制作”为整合载体，根据学生学习需求，纳入“图像处理”或“音视频制作”的相关内容，如下页图3所示。

3.图形化向代码过渡的编程教学

编程是初中教学的内容之一，如今这一部分的课时比例在逐渐增加，在初中阶段，应该做好小学到初中的过渡。

（1）过渡视角：学生的兴趣

学生的兴趣是重中之重，因此，学习任务的设计需要贴近学生的学习生活实际，以其学习兴趣为牵引，如从绘制有趣图案开始，或者从制作简单游戏开始。另一方面，在图形化向代码过渡的教学中，可以结合一些硬件设备，实现所见即所得，让学生更感兴趣。

（2）过渡方法：图形编程与代码编程进行对比

图形化向代码编程过渡，不仅仅是让学生知道两种编程形式，还应让其真正了解各自的特点。例如，在引入Python编程的优势时，可以让学生比较Scratch和Python编写同一任务的两段代码（如图4），使他们直接感受Scratch和Python各自的优势和不足，只有这样，学生才会更容易从图形化向代码过渡或者从二者中进行适当的选择。

（3）学习过程：循序渐进

图形化向代码编程的过渡可让学生经历模仿写程序→读程序→独立编写程序的过程。

结束语

综上所述，将计算思维的培养纳入到初中段的教学中，在一定程度上解决了教学内容蜻蜓点水的现象和各学段之间的衔接问题，但今后还需要进一步挖掘计算思维在初中信息技术课程中的价值，并在教学反馈方面增加一些不同形式和种类的教学评价方式，以多元化评价手段促进学生思维发展。

参考文献：

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[6]李冬梅.从学科价值、思维方式的角度，充分体现信息技术学科思维方式[J].中国信息技术教育，2013（06）.

[7]教育紀录片《Most Likely to Success》.