初中信息科技课程中计算思维能力培养的研究与策略

董林凤

随着信息技术的快速发展和普及，计算机科学已经成为现代社会不可或缺的一部分。在这个数字化的时代，计算机科学不仅是一门技术学科，更是一种思维学科。特别是在初中阶段，信息科技课程肩负着培养学生计算思维能力的重任。计算思维是指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的一系列思维活动。它是一种全新的思维方式，对于提高学生的创新能力和解决问题的能力具有独特价值。因此，研究如何在初中信息科技课程中有效培养学生的计算思维能力具有重要的现实意义。本文将探讨如何通过创设问题情境、项目式教学法、小组合作探究、优化教学手段、强化多元评价等多种方法，提高学生的计算思维能力，为他们的未来发展奠定坚实的基础。

一、创设问题情境，激活计算思维

在初中信息科技课程中，创设问题情境是激活学生计算思维的重要方法。问题情境能够引发学生的好奇心和求知欲，让他们积极思考和探索，从而更好地理解和掌握知识。教师可以根据教学内容，设计具有挑战性和实际意义的问题，引导学生进行分析和解决。这些问题可以激发学生的思维活跃性和创造力，促进他们对知识的运用和掌握。同时，教师还可以通过问题情境培养学生解决问题的能力，让他们能够独立思考，进而解决问题。在创设问题情境的过程中，教师需要注意问题的针对性和层次性，以满足不同学生的需求和兴趣。同时，教师还需要引导学生正确对待问题和挑战，以积极的态度和正确的方法解决问题。

例如，在“视频作品制作”的教学中，学习重点是要求学生能够了解和掌握视频制作的基本知识和技能，包括视频剪辑、特效添加、音效处理等。为培养学生计算思维和动手实践能力，教师可以向学生提出一个实践性的问题：假设学生是一个电影导演，现在需要制作一部短片，要求在有限的预算和时间条件下，制作出具有创意和吸引力的短片。当问题提出后，学生可以以小组合作的方式进入视频制作状态。每个小组需要讨论并制定出短片的主题、剧情、拍摄计划等，并运用视频制作软件进行拍摄、剪辑和后期制作。在制作过程中，学生需要思考如何运用视频剪辑技巧来表达故事情节，如何添加音效和特效来增强短片的吸引力和表现力。通过这种实践性的问题，学生可以在实际操作中学习和掌握视频制作的知识和技能，同时也能够培养他们的计算思维和动手实践能力。在制作过程中，学生需要不断尝试和创新，思考如何运用技术和创意来解决问题，从而提升他们的计算思维能力和创新思维能力。虽然有的学生对视频制作知识掌握不够，甚至无法亲自完成教师布置的实践任务，但在其他小组成员的带动下，学生信心倍增，并且可以跟随其他小组成员的操作步骤，逐渐进入视频制作状态。

教师提出的问题犹如一根导火索，学生大脑思维一旦活跃起来，这根导火索的引线也将被引燃。在这种情况下，学生距离解决问题的彼岸越来越近，计算思维能力也有所提升。

二、应用项目式教学，培养计算思维

项目式教学法是一种以项目为导向的教学方法，它通过引导学生解决实际问题来培养他们的计算思维。在项目式教学中，教师将原理与数字化工具相结合，设置一系列与实际生活相关的项目任务，让学生运用所学知识解决这些问题。通过项目式教学法，教师可以帮助学生将理论知识与实践技能相结合，培养他们的计算思维。这种教学方法不仅提高了学生的解决问题的能力，还培养了他们的创新思维和团队合作精神。教师可以通过深入挖掘教材、结合真实生活案例等方法，设置更加贴近学生生活的主题式项目，从而更好地培养学生的计算思维。同时，教师还可以从学生的兴趣出发，由易到难地设置任务，让学生在完成任务的过程中不但能够逐步掌握基础知识，还能学习、掌握、巩固更深层次的知识。在教师进行项目教学过程中，学生需要独立思考如何解决问题、具体使用什么方法，以及怎么解决等。而通过具体的动手实践和验证，自然而然地培养了学生的计算思维。通过这样的教学方法，学生不仅能够完成学习任务，还能在学习中增强他们的自信心。

例如，在教授“電子表格数据处理”的教学中，因为本节课的教学目标是要求学生掌握电子表格软件中数据排序和汇总的操作方法，能够自主完成表格中涉及大量数据处理的问题。教师为了提高教学效果，可以以“管理家庭预算”为主题，设计一系列由易到难的探究任务，激发学生的学习热情。任务一：如何整理家庭收支数据？让学生使用电子表格软件输入家庭一个月的收支数据，并学习如何对数据进行整理和规范。任务二：如何对家庭收支数据进行排序？让学生掌握数据排序的操作方法，并思考如何按照不同的条件进行排序。任务三：如何对家庭收支数据进行汇总？让学生学习如何使用电子表格软件中的函数和公式，对数据进行分类、求和、平均等汇总操作。任务四：如何分析家庭收支数据？让学生利用排序和汇总后的数据，分析家庭的消费习惯和收入来源，并制定相应的预算计划。

通过以上任务的设计和完成，学生可以小组合作探究，利用互联网搜索相关资料，并总结交流、讨论，在实践操作中体验数据排序和汇总的功用，培养计算思维和解决问题的能力。

三、小组合作探究，强化计算思维

在新课标的背景下，教育环境正在向自主学习和合作探究的方向转变。教师不再仅仅是知识的传递者，而是成为学生自主学习的引导者和辅助者。同时，学生也不再仅仅是知识的接受者，他们被鼓励在数字化学习环境中自我规划、管理和评价。小组合作探究的学习方式正是对这种新的教育理念的完美体现，它强调了学生们在小组中互相协作，共同探究，以完成一个共同的目标。这种学习方式不仅可以帮助学生在实践中学习和应用知识，还可以培养他们的团队合作能力和解决问题的能力。在这个过程中，学生通过自主学习和合作探究获得新知，他们的计算思维能力得到了锻炼和强化。他们在解决问题时，不再是简单地套用程序，而是灵活运用所学的知识，通过分析、推理和创新，找到最佳的解决方案。

例如，在“程序设计”的教学中，教师可以以“设计一个智能猜数字游戏”为主题，让学生利用micro：bit编写程序来实现游戏规则。在这个过程中，小组合作探究的方式将被充分发挥出来。学生需要考虑到游戏的规则和逻辑，如数字的范围、猜测的次数、每次猜测的结果等。他们需要集体讨论并设计出最佳的游戏方案，以及如何通过micro：bit来显示结果和接收玩家的输入。他们需要思考如何利用算法来实现游戏逻辑，然后通过编程来实现。在这个过程中，学生需要不停地分析、思考，然后解决问题。他们需要运用计算思维来设计、实现程序，从而达到锻炼、强化计算思维能力的目的。同时，他们还需要进行团队合作，共同解决问题。他们需要协调各自的工作，确保程序的正确性和稳定性。这种学习方式不仅提高了他们的技术能力，也提高了他们的非技术能力，是一种非常有效的学习方式。最终，学生可以利用micro：bit板来验收他们的成果，测试游戏的趣味性和挑战性。

通过小组合作探究的学习方式，学生在“做中学”“用中学”“创中学”的过程中，不断强化他们的计算思维。他们在实践中学习，在应用中深化理解，在创新中发展能力。这样的学习方式不仅可以帮助学生提高学习成绩，还可以培养他们的终身学习能力。

四、优化教学手段，提高创新意识

优化教学手段是提高教学质量的关键，特别是在培养学生的计算思维方面。当前，许多教师在培养学生的计算思维方面往往停留在浅层，而无法深入挖掘和培养。为了改变这种情况，教师可以采用多种教学手段，增加学生对教学内容的探索和实践。教师可以通过运用授课助手、引入视频等方式，细化、讲解知识点，帮助学生更好地理解课程内容。教师还可以设置案例分析、小组讨论、实践操作等教学活动，引导学生进行自主探究和实践操作，培养他们的计算思维和解决问题的能力。在项目设计中，教师需要不断创新和思考，考虑如何让项目吸引学生的兴趣，并让他们长期坚持下去。这种创新的意识不仅有助于提高教学质量，还可以促进教师的个人成长和职业发展。只有当学生的学习兴趣增强了，他们才能主动探究、主动思考，并将所学知识应用于解决生活中的问题，从而培养出计算思维。通过优化教学手段，教师可以更好地培养学生的计算思维，提高他们的创新意识和实践能力。

例如，在教授“网站的制作”时，教师可以总结出网站制作的各个知识点，包括网页设计、前端开发、后端开发等方面，并制作成微视频。这些微视频可以详细介绍从网站规划到网站上线的全过程，以及各种开发工具的使用方法和技巧等。在课堂教学中，教师可以采用项目式教学方式，布置一个主题任务——制作一个属于自己的网站。学生可以通过观看微视频进行自主学习和思考，了解如何设计和开发一个完整的网站。同时，教师可以提供一些案例和素材，以帮助学生更好地理解网站制作的实际操作过程。在学生的实践操作过程中，教师需要密切关注学生遇到的问题，并及时解决这些问题。如果发现有些学生无法完成指定的任务，教师可以录制一些针对该问题的案例讲解视频，帮助学生厘清思路，促进他们自主完成任务。最后，教师可以布置一个综合任务——制作一个具有特定主题和功能的网站，以激发学生的创新意识，让他们发挥想象力、创造力，设计和开发出具有个性化和实用性的网站，从而提升创新思维能力，提高学习效率。

通过以上教学手段的运用和创新意识的提高，教师可以更好地帮助学生掌握网站制作的知识和技能，培养他们的计算思维能力，提高教学质量和学习效率。同时，这种教学方式还可以促进学生自主探究，以及实践能力的发展，为他们未来的学习奠定基础。

五、强化多元评价，促进计算思维

教师在课堂教学的评价中，应该结合过程性评价和终结性评价，通过多种方法全面考查学生的知识掌握情况与实践应用能力。这些评价方式包括纸笔测试、上机实践和作品创作等，旨在全面了解学生的学习状况并针对学生的特点进行个性化指导。同时，教师应坚持自评与互评相结合的方式，以增强学生的自主学习能力并培养计算思维。自评是学生自我反思和评估学习过程与成果，互评是学生之间互相评价彼此的作品或成果。通过自评与互评，学生可以更好地认识自己的优点和不足，发现别人的长处和亮点，进而提高计算思维能力和创新能力。这种多元化的评价方式不仅关注学生的知识掌握情况，还关注学生的综合素质和未来发展潜力，有助于培养学生的自主学习能力和创新精神。通过多元化的评价方式，教师可以更好地激发学生的兴趣和热情，提高学生的自信心和成就感，进而推动整个班级的计算思维培养和发展。

例如，在“平面设计”的教学中，教师为了让学生更好地掌握平面设计软件的使用技巧和应用能力，可以设计一个“庆祝学校周年庆典”的海报设计活动。一开始，教师将学生分成几个小组，每组选出一名组长，并分配小组成员任务。每个小组需要围绕主题，进行设计理念的探讨和素材的收集。接下来，学生开始绘制草图，并根据所学的Photoshop知识进行制作。他们运用图像调整功能来优化图像效果，使用图层操作来组织和布局元素，利用文字工具添加标题和文字说明，使用滤镜效果来增强图像的视觉效果，以及使用图层蒙版和剪贴蒙版来控制元素的显示和隐藏。当海报设计完成后，每个小组选派一名代表来详细介绍他们的作品，并对自己小组的作品进行自评。其他小组的学生可以参与互评，提出建议和意见。通过自评和互评，学生不仅能够了解自己作品的优点和不足，还能够从其他小组的作品中学到新的创意和方法。最后，教师对每个作品进行总结评价，给予反馈和建议。学生通过教师的评价进一步认识到自己在设计中的不足之处，并学会如何改进和完善自己的作品。

通过这次活动，学生不仅提高了自己的平面设计技能和应用能力，还培养了团队合作和创新精神。他们学会了倾听他人的意见和建议，发现自己的不足之处，并及时进行调整和改进。这种多元化的评价方式也有助于培养学生的自主学习能力和创新精神，促进计算思维的培养和发展。

本文针对初中信息科技课程中计算思维能力的培养，提出了一系列具有针对性的教学策略。通过创设问题情境，可以激活学生的计算思维，让他们在解决问题的过程中学会如何运用计算机科学的基础概念。项目式教学法则有助于培养学生的系统设计能力和创新意识，让他们在团队合作中实现共同进步。小组合作探究可以强化学生的团队合作能力和问题解决能力，让他们在互相交流和學习中不断提升自己的计算思维能力。同时，优化教学手段和强化多元评价也是培养计算思维能力的关键因素。通过多种教学方法的融合和多元评价的引导，可以进一步提高学生的计算思维能力和创新精神。希望本研究能为相关教育实践提供有益的指导，并为培养初中学生的计算思维能力做出贡献。