计算思维在信息科技教学中的培养实践

刘春玉 (山东省淄博市临淄区虎山学校 255434)

信息技术的飞速发展,不仅改变了人们的生活与工作方式,还推进了整个社会的发展进程。在这一背景下,信息科技成为初中阶段一门基础学科,而学好这门学科一个先决条件是学生是否具有良好的计算思维能力。计算思维主要是运用计算机科学思维方式进行问题求解、系统设计等一系列的思维活动,包括算法、分解、抽象、概括和调试五大关键要素。教师应当及时改变教学策略与方法,增强学生计算思维意识,进而为信息素养快速提升做好铺垫、打好基础。

一、设计驱动问题, 活跃计算思维

问题驱动是初中信息科技较为常用的教学方法,其独到之处在于师生之间可以形成良好的互动关系。当教师设计驱动问题时,学生可以通过自主探究、小组协作等方式对问题进行分析,然后和教师进行语言互动、肢体行为互动,有助于问题的快速解决。尤其是信息科技学科涉及的图文处理、数据表格处理、网站建立等知识较为抽象,在授课中,如果直接进入实践操作环节,学生脑海中对理论知识的理解将过于肤浅,学生也很难创造出学习成果。运用问题驱动,有利于学生大脑思维快速进入活跃状态。

以人教版八年级上册第一单元第1课中“Flash和Flash动画”为例,其学习重点是要求学生了解Flash的应用领域以及使用界面,熟练掌握Flash基础知识,并可以快速准确地区分开矢量图形与位图图像。为了完成这一教学目标,使学生能够制作一些简单的Flash动画,教师可以为学生设计问题情境:矢量图形与位图图像之间存在哪些区别? 要想解决这一问题,学生首先需要对矢量图形与位图图像的概念分别进行分析和探讨。其中,矢量图形的基本构成要素是直线和曲线,在编辑矢量图形时,只需要修改图形形状的直线与曲线属性,便可以提高矢量图形的画质。因此,矢量图形画质的改变与分辨率不存在任何联系,常见的矢量图形文件格式包括AI、EPS、WMF等。而位图图像基本构成要素是带颜色的小点,这些小点也被称之为“像素”,要想改变画质,则需要修改像素。因此,位图图像的画质与分辨率存在密切关系,常用的位图图像文件格式包括BMP、JPG、GIF、PNG 等。

在这一问题中,学生可以获取两个关键信息,一是矢量图形的构成要素,二是位图图像的构成要素。在获取了这两个关键信息后,学生能够初步掌握Flash动画制作的基本要领,并准确识别和判定出哪些图像属于矢量图,哪些图像属于位图。这种方法对培养学生计算思维将产生以下积极影响:一是,以问题为教学载体,很容易激发学生质疑意识,当教师围绕教学内容提出相关驱动问题时,学生会将注意力转移到问题所指代的知识点上面。二是,这种方法能够帮助学生构建计算思维框架,围绕这一框架对问题进行深度分析,能快速厘清解决问题思路。三是,计算思维的培养是一个循序渐进的过程,利用驱动问题可以带动和激发学生探究兴趣,这就使计算思维培养过程更具趣味性与正向引导性。即便这一过程需要花费大量时间,但整个过程却格外轻松。

二、创设真实情境, 营造互动氛围

计算思维的培养需要互动场景的支撑,在这一场景中,学生可以和真实存在的人或者物体形成和谐的互动关系。当这种关系形成以后,学生能够快速进入学习状态或者实践操作状态。这对计算思维培养将大有帮助,尤其是上机操作教学。正常情况下,学生可以实现“人机互动”,但这种互动方式很容易受个体因素影响。这对理论知识学习、实践操作知识理解极为不利。为此,教师应借助第三方平台创设真实情境,当学生完全投入真实情境中后,能够产生情感共鸣,有助于顺利完成上机操作任务。因此,从现实意义上来讲,这种创设真实情境的方法不仅是构建互动氛围的一条有效路径,也是锻炼和培养计算思维能力的一个重要手段。

以人教版七年级上册第四单元“规划与设计网站”第12课“选取素材”为例,其学习重点是要求学生能够通过互联网平台选择一些网站建设素材,包括文字素材、图片素材、视频影像素材。由于学生刚刚接触网站建设和规划知识,因此,在选材时大多会出现“选择恐惧症”,以至于无法选择出高质量的网站制作素材。在这种情况下,教师可以根据网站主题内容,事先创设一个能够和学生形成空间互动关系的真实情境,借助真实情境给学生带来强烈的视觉冲击力,激活学生计算思维。例如,网站主题为“秋天”,教师可以结合这一主题,选择一首关于秋天的歌曲或者关于秋天的散文诗,为了增强空间互动效果,根据歌曲或者散文诗的意境将秋天的景色穿插到视频画面中,充分调动学生上机操作积极性。在播放散文诗过程中,教师特意选取与秋天息息相关的画面要素,如成群南飞的大雁、火红的枫叶、金黄色的麦穗、红彤彤的苹果等。当这些景色出现在学生面前时,学生对秋天的理解更加深刻。这时,他们在面对丰富的建站素材时,能够快速锁定目标群体。

教师运用这种创设情境的方法时,应注意以下三点:一是,情境内容应当与授课内容相吻合,不得脱离教学大纲而凭空想象一些不切合实际的场景。特别在选择动态场景时,每一个场景所涉及的内容应当是真实存在的。这样一来,才能收到事半功倍的互动效果。二是,创设的情境应当带有启发性与正向引导性。计算思维的培养需要第三方平台或者真实情境的刺激与启发,只有大脑思维充分活跃起来,学生的想象力、创造力才能被激发出来。在这种情况下,计算思维意识也会逐渐成熟。三是,真实情境需要带有一定的趣味性,对于初中学生来说,如果一味地灌输理论知识,会使学生产生厌烦心理,很容易失去学习兴趣。如果创设的真实情境带有趣味要素,学生的关注重心也会转移到这一情境当中。这时,学生的计算思维便有了更多被激活的机会,久而久之,学生学习信息科技课程时也会节省大量思考时间。

三、图形辅助教学, 激发探究兴趣

信息科技是一门理论与实践相结合的综合性学科,学生接触这门学科后,很容易对先进的信息技术产生好奇心与浓厚的学习兴趣,尤其在了解了信息技术的应用领域后,更加增强了学好信息科技课程的自信心。教师应摒弃传统的教学模式,运用一些新颖的、能够激发学习兴趣、引发深度思考的方法来开展实践教学,才能促进计算思维快速形成。目前,最为有效的教学方法是图形、表格、图像辅助教学法。这种方法依托于计算机软件程序所设计出来的图形、表格与图像,来帮助学生更好地理解和记忆所学重要知识点。这既可以收到良好学习效果,也能够活跃学生计算思维,学生产生更多实践操作灵感,这对信息素养提升将起重要作用。

以人教版七年级上册第五单元“信息获取与交流”第16课“网上获取信息”为例,其主要涉及网上学习、网上购物、网上读书、网上问路四个知识点。在操作互联网平台时,要想熟练掌握操作技巧与方法,快速完成网上学习、购物、读书、问路的任务,除了对计算思维能力提出严格要求外,还需要学生能够快速准确记忆完成这些任务的最佳路径。因此,教师可以借助于图形,让学生确定最佳学习路径。例如,在接触该知识点前,学生对统计图表的建立知识已经初步了解,并可以自主完成柱形图、折线图、饼图及统计图表的制作任务。在互联网上执行学习、购物等行为,如果事先有规范化、标准化的参照数据,那么,任务完成效果也会显著提升。以“饼图”这种常见的统计图形为例,在制作过程中,学生可以将网上购物作为饼图制作的参考要素,然后,对网上购物的比例进行合理划分。有的学生制作出的饼图,将网上购物的类别划分为5个部分,其中,课外书籍购买比例占据40%,课内文具购买比例占据25%,试卷购买比例占据15%,生活必需品购买比例占据15%,而其他物品购买比例占据5%。运用饼图统计方法,能够快速计算出每一类别的物品所占有的比例。

由此可以看出,图形辅助教学一方面可以帮助学生建立统一借鉴和参考模型,在这一模型提示与引导下,学生脑海中所积累的信息科技知识将越加丰富,随着知识累积量的增加,学生计算思维也会更加活跃;另一方面,这种形象而逼真的教学模式能够将所学知识点串联在一起,通过对各个知识点的整合、归纳、分析、处理,帮助学生提炼出更多有助于激活计算思维的关键信息。因此,在实践教学课堂中,教师应当充分发挥图形、图像及各种图表的辅助指导作用,并通过对图形内容的深加工、细处理,为学生提供更多具有参考价值的信息,以促进计算思维快速养成。

四、结语

在初中信息科技教学中,培养和锻炼学生计算思维,不仅符合新课程标准的基本要求,也是提高学生信息素养的一条必经之路。基于此,信息科技教师应将计算思维培养纳入课堂教学计划,并运用一些直观的、清晰的、生动的教学方法来活跃课堂气氛,调动学生学习积极性。为进一步增强学生计算思维意义,教师与学生之间应当形成良好的互动交流关系。在师生互动中,教师应始终将学生作为课堂主体,再对学生学习效果进行实时有效评价,进而使学生对信息科技知识产生更加浓厚学习兴趣。