浅谈信息技术学科核心素养视域下计算思维的培养

2021-09-10齐长富

科教创新与实践 2021年17期

齐长富

摘要：计算思维是信息技术学科核心素养的其核心及关键，它在一定程度上决定了信息技术学科核心素养的发展质量。计算思维是信息技术知识、信息技术能力发展的更高层次，是信息技术学科育人价值的较高追求，所以，在教学实践中必须强调计算思维在信息技术学科核心素养体系中的重要性、价值性和根本性。本文结合自身在信息技术课堂教学中的一些实践，浅薄地谈谈核心素养视域下计算思维的培养。

关键词：学科核心素养;信息技术;计算思维

核心素养是学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。高中信息技术学科核心素养系统由信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任4个核心要素构成，紧紧围绕“人与技术”、“人、技术、问题解决”、“人、技术、社会”的关系而展开，该系统的核心及关键要素是计算思维，影响着其他3个要素发展的质量[1]。由此可见，计算思维的培养情况在一定程度上决定学科核心素养发展优劣，其重要性、价值性、根本性不言而喻。所以，在教学过程中必须强调计算思维的培养。计算思维是通过运用计算机知识，发现问题内在规律，找到解决现实问题的思维方法。计算思维表现为解决问题过程中的形式化、模型化、自动化、系統化[2]。因此，在教学过程中要从计算思维的内涵和表现出发，找到合适的方法培养学生的计算思维。

以下结合本人在高中信息技术2019教科版必修一数据与计算模块的课堂教学实践，谈几点关于培养学生计算思维的粗浅认识：

1.着眼于最近发展区，充分挖掘学生已有经验和认知水平

根据维果斯基的“最近发展区”理论，在教学过程中，要着眼于学生独立活动时所能达到解决问题的现有水平和通过学习获得潜力而可能达到的发展水平之间的差异，并为学生提供合适的学习内容，让学生能够发展并超越现有水平。

例如，在通过使用numpy、matplotlib外部库绘制数学函数曲线来了解计算机中描点绘制图像的基本原理，掌握python绘制图像的基本方法时，从学生已有的经验和水平出发，以使用纸笔描点绘制一次函数y=kx+b（k，b为常数，k！=0）和三角函数y=sin（x）图像的方法为基础，在课堂教学中将已有的经验和方法类比到利用计算机绘制函数图像中，让学生在接受教师细致地类比讲解和演示之后，对numpy、matplotlib模块有较好地掌握，从而达到期望水平。

2.游戏激趣，发展计算思维

为了培养学生的计算思维，教师在信息技术课堂教学中就要鼓励学生多思考、多计算、多设计算法，通过不同的活动来活跃学生的思维，促进学生思维发展，进而在积极地观察、分析、比较、总结中形成自己的理解和有效方法。

例如，在《做出判断的分支》一课中，我引入同学们所熟悉的“石头、剪刀、布”游戏，通过游戏体验，观察和理解多分支结构的特点，在趣味性和理论性都得到提高的同时，掌握多分支结构的原理就变得容易了许多。学生在分析和罗列所有不同的情况中，计算思维得到了培养和提升。

3.发挥跨科学教学优势，助力培养计算思维

逻辑运算是学生在学习信息技术的一个重点和难点，逻辑判断是学习while循环、多条件语句的一个必备的基础知识。在教学中，将数学中的“命题”相关知识、数列、物理中的电路知识等引入到信息技术教学中，帮助学生找到知识间的相互联系，加深理解，从而更好地学习和掌握信息技术知识，提升计算思维。

例如：Python中逻辑运算符and、or、not在功能上相当于物理课中的电路。and运算符等同于电路串联，开关都闭合，则灯才会亮;or运算符等同于电路并联，只要有一个开关闭合，灯就会亮;not运算符等同于对电路短接，如果开关闭合，灯就会灭。通过教学发现，把电路知识拿来理解逻辑运算，会让逻辑运算变得简单。

4.力求问题解决方法多元化，深化计算思维

计算思维涵盖的内容在广度和深度上都有较高要求。既要有基本的算法思维，也要有抽象思维、更要有开放性、立体化的发散思维[3]。因此，教师在课堂中应该放低心态、放慢速度，多一些启发引导，多一些耐心和鼓励，真正做到“道而弗牵，强而弗抑，开而弗达”。在启发诱导学生找到尽可能多的方法中，提升学生解决问题的多元化思维和创造力，深化计算思维。

例如，利用python编程求解1到100所有自然数之和，求解方法总的方向有三个以上，另外循环体的确定也可不同。如下面给出三种基本参考形式。

5.深其深，浅其浅，分层施教，促进计算思维飞跃

不同层次学生在认知结构、学习风格、思维发展水平等方面存在差异，确立不同的学习目标，选取不同的教学内容，采用不同的教学方法，既照顾了优秀学生的营养不良现象，也缓解了一般学生消化不良的症状。做到深其深，浅其浅，分层施教，让不同层次的学生都能有所收获;同时，在分层评价方面也要尊重量力原则。

例如，在《周而复始的循环》一课中，循环嵌套（P39）作为拓展内容，往往被教师们舍弃。对于部分优秀学生来说，掌握嵌套循环却是计算思维提升的重要飞跃。因此，我教学设施过程中保留该内容，为不占用课时，就抛出了几个探究问题，通过个别化指导的方式进行差异化教学。探究提示如下：

●两个变量的变化过程是怎样的？

●变量j的取值范围为什么不写成range（1，10）？

●使用format（）函数，想达到什么输出效果？

●format（）函数与格式化输出有何不同？

●教材给出的代码并不完美，请修改代码使运行结果变成我们所熟悉的乘法口诀表;

●学习参考：https：//blog.csdn.net/

综上所述，在今后的教学和研究中，信息技术教师应努力提升专业知识，在与同行的交流中，以期能够科学地、有效地培养学生的计算思维，提升学生信息技术学科核心素养，提高信息技术教学质量，为国家培养更多的人才。

参考文献：