基于真实问题解决的初中计算思维教学策略

华荟

摘要：初中计算思维教学要嵌入真实的社会现实情境，让学生在真实问题解决过程中提升思维品质和发展潜力。本文总结和提炼了初中计算思维教学策略，强调要将真实问题、问题解决和反思分享作为计算思维发展的起点、支撑和升华，并以“智能声控灯”项目为例阐释了基于真实问题解决的初中计算思维教学策略。

关键词：计算思维;初中;真实问题解决;教学策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）21-0058-02

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中明确将计算思维作为信息技术学科四大核心素养之一，它起到了核心与引领的作用。计算思维教学从现实世界中的真实情境引入，采用项目学习方式，在解决真实问题的过程中将现实问题界定、抽象特征、设计解决算法并不断优化，最终形成解决方案，提升计算思维。计算思维教学在运用计算机科学解决实际问题的过程中让学生获得并积累学习经验，形成更高层次的计算思维能力。下面，笔者以“智能声控灯”项目为例，阐释基于真实问题解决的初中计算思维教学策略。

真实问题：计算思维发展的起点

真实问题是初中生计算思维发展的起点。教师给出的真实问题要恰到好处，既要唤起学生的探索兴趣和学习动机，又要引导学生进行学习和跨越。在开展初中计算思维教学时，教师要将初中生的计算思维发展内嵌于真实的生活和学习问题解决当中，让学生在主动解决真实问题的过程中不断将习得的计算机科学原理、概念和知识与具体、复杂的真实生活情境结合起来，实现计算思维“行”与“知”的有机融合，从而形成对计算机科学知识的建构和计算思维能力的内化。

例如，在准备“智能声控灯”项目时，笔者在教学的开始阶段为学生展示了日常生活和学习等场所随处可见的声控灯，并播放有人在楼梯跺脚灯亮的视频，引发了学生的共鸣，自然引出问题：“本次课，我们能否用40分钟时间完成这样的智能声控灯？”真实的生活情境、真实的问题，自然引发了学生自主探索和合作研究解决问题的动机。贴近学生生活经验的真实问题恰好破解了“智能声控灯”项目“开头难”的教学难题。

问题解决：计算思维发展的支撑

计算思维并不是需要以与计算机解决问题相同的方式解决问题，而是鼓励使用计算机科学概念和思维进行问题解决。问题解决是学生发展计算思维必须遵循的过程和经验。学生计算思维的发展就是要让学生在完整的问题解决过程中增长和内化。基于问题解决的教学模式是较好的计算思维培养教学模式，教师不应将计算思维当成知识和技能去教授，而是要让学生在经历中发展，在体验中提升，只有这样才能使其發展有效的计算思维能力。教师在教学过程中可以用若干个问题引导学生的思维走向，引导学生建立分析—解决问题的思考架构，即思维建模和问题建模。

例如，笔者在开展“智能声控灯”项目时，让学生经历了问题解决的全过程：①提出问题。教师提出一个大问题：“要实现智能声控灯，我们应该做什么？”然后，学生尝试将大问题分解为小问题。问题1：智能声控灯需要哪些硬件？问题2：用自然语言怎么描述这个问题解决办法？②设计方案。学生自主学习阅读资料，选出合适的开源硬件，并经过讨论、构思、设计，初步提出“如果有声音，灯亮”，解决问题的模型初步成立。③程序设计。在项目设计时总结的程序逻辑是：如果有声音，灯亮。于是引出问题：有声音，声音值到底是多少？进而教师演示对声音值的观测，学生观察并得出结论：声音越大，数值越大。④项目优化。优化方案其实是刚才声控灯的举一反三，再接一个光线传感器，当检测出光传感器是晚上，灯亮。⑤项目评价。最终班级学生分小组进行展示，有的小组实现了智能声控灯1.0版本（如果有声音，灯亮一会儿），有的小组实现了智能声控灯2.0版本（如果晚上有声音，灯亮一会儿），大家又继续讨论。

反思分享：计算思维的升华

计算思维作为一种思维方式，不是以编写一个程序或创造一个物品为目的，而是以学生思维方式的形成和提升为目的。问题解决过程很重要，但问题解决之后的反思与分享也非常重要。只有不断地反思和分享，才能够持续地升华计算思维，促进计算思维的不断深化理解和内化生成。思维发展的最后是自我认知与对世界认知的相互融合，学生通过梳理小组在解决问题过程中出现的问题以及解决方案，依托合作学习不断地促进反思的形成。学生通过对自己和小组的智能声控灯作品进行创意阐释和功能介绍，加深了对产品创意创造的理解;在分享过程中的质疑和批判也使思维不断地升华，使学生认识到自身的不足，肯定了自身的优点，感受到了自己的价值。

结束语

综上所述，“智能声控灯”项目从开始的真实情境中引出了真实问题，经历了分析问题、方案设计、程序设计、开发调试和反思分享这一过程，最终解决了该问题。总体的教学效果证明，真实问题、问题解决和反思分享是计算思维提升和发展的关键策略，值得在初中信息技术教学中推广和普及。当然，“智能声控灯”项目在实施过程中，仍有不足和局限性，仍然需要教师进一步挖掘问题深度，做好问题解决过程的支持和引导。目前，基于问题解决的计算思维培养的研究与应用还相当有限，还需要进一步深入研究。