基于计算思维的“信息技术”课程教学研究

来源:用户上传      作者:黄强

　　摘   要：新课改要求当代教学必须紧紧跟随着信息时代的发展变化，因此，信息技术教学应用培养的着重点在于帮助学生形成计算思维，这样不仅满足专业课程教学需要，提升学生信息素养，还对学生未来的学习、工作有着重要的帮助意义。鉴于此，文章以计算思维作为切入点，对计算思维进行概述，就信息技术教学中的不足，提出了解决策略，对在信息技术课堂中如何培养学生的计算思维能力进行了探讨。
　　关键词：信息技术;计算思维;思维能力;培养
　　在信息化教学的背景下，各学科的教学思维模式都已经发生了翻天覆地的变化，教育革新已经成为我国目前全面发展的战略核心思想。虽然教育部对于信息技术学科的教学已经作出了明确的规定[1]，但是，由于缺乏教学经验和相关的文献论文的指导，信息教学的课堂教学仍然没有对计算思维形成重视。因此，就需要相关学科教师对此进行深思。
　　1    计算思维概述
　　信息化的发展让计算思维逐渐得到人们的重视，国际教育技术协会通过对国外学者的学术研究结论，总结性地对计算思维进行定义。
　　计算思维的主要思维方式就是通过回答设计问题，以计算机或者其他工具作为媒介，在这个过程中，通过对信息数据进行重组、分析、再现。依托算法的工作原理，进行解决方案设计，对设计方案进行分析、识别。最后，根据“举一反三”的方式，总结解决问题的过程，然后灵活应用。简单来说，计算思维就是培养计算机科学家的思维方式，不仅能够完成计算机编程，还要有抽象在多个层次上进行思维考虑的能力。
　　2    培养计算思维的必要性
　　对于计算思维的培养，其实是有其必然执行的目的，因为计算思维可以让学生更容易解决问题[2]，通过将一些抽象难理解的问题条理化可以得到更具有逻辑性和科学性的答案，计算思维可以让学生将一个非具象性的问题更有逻辑地表达出来，使得学生在将来激烈的社会竞争环境中可以避免处于劣势。另外，一个国家全方位地培养国民的计算思维，可以让这个国家在整个国际上站稳脚跟。之所以如此积极地建议着重培养学生的计算思维，是因为计算思维不仅是单纯的逻辑、科学处理和分析数据的方法，更是要通过计算思维去解决实际出现的问题。它是一种能力，一种可以适应人们生产生活智能化、网络化、人性化生活的一种能力，因此，对于培养计算思维刻不容缓。
　　3    “信息技术”课程现状
　　“信息技术”的课程学习还存在着某些弊端，很多老师具备相当强的教育实力和计算机的专业能力，但是在授课时往往会桎梏于课本里，只负责讲解传授书中内容，却忽略了学生对于信息技术的兴趣和信息技术本身具有的实用和实践[3]，因此，课堂学习和实际操作脱线，学生对于老师的讲解也是一知半解，更使得整堂课下来，学生收获和感悟的东西寥寥无几。
　　4    计算思维的培养
　　4.1  在生活中渗透计算思维教育
　　计算思维的培养不能仅限于课堂形式，也可以让他们将课本中学到的内容运用到实际的生活中去。编程对于学生来说可能太过于抽象，且与其他的学科的关联性较少，要想让学生在学习中获得学习乐趣，就要从生活入手，将生活中出现的问题与编程联系在一起，能够帮助学生激发对编程的探究欲望，从而加强对学生计算思维的培养，帮助学生掌握编程，提升解决问题的能力。
　　4.1.1  问题提出
　　问题1：请用流程图画出自动售货机中微处理器本次自动售货的过程。
　　问题2：如果小明同学在自动售货机前购物没有成功，请列出没有成功的3种可能原因。
　　4.1.2  本题的设计思路及学生答题要求
　　本题的立意是能够检测学生计算思维、利用数字化工具解决问题和信息意识方面的内容。在运用数字化工具的活动中，理解数字化工具与个人生活的相互关系，理解数字化工具的关键特征。在应用过程中自主学习数字化工具，能够认识到数字化工具对人们日常生活的影响。
　　4.2  在编程教学中渗透计算思维
　　“信息技术”教师可以利用编程教学，引导学生分析问题、设计算法、编写代码，将一个问题分解进行解决，主要依托逻辑分析和细分步骤构思出解决方案，利用迁移将这样解决问题的过程应用到其他的问题中。下面将计算思维分为分解任务、模式认知、抽象思维、算法设计4个步骤进行实际编程教学。
　　计算“1+2+……+N”。
　　4.2.1  分解问题
　　分解问题，顾名思义，就是将问题分解为一个个小问题，以达到逐一击破的预期。从“1+2+……+N”这道计算题中，能够看到该题与“1+2+……100”十分相似，因此，可以将其分解为“1+2+……100”和“修改循环变量”两个小问题。
　　4.2.2  模式认知
　　教师可以让学生尝试着思考“1+2+……+100”的计算过程，然后“举一反三”计算“1+2+……+N”。
　　“1+2+……+100”的计算是采用了循环累加的方式解决的，那么“1+2+……+N”的计算只要采取相同的解题方式也能迎刃而解。
　　4.2.3  抽象思維
　　当学生根据上一步骤的提示，设计出程序，并且成功进行运行。教师可以让学生思考“当N=200”时，程序结果如何？“当N=300”时，程序是否还能运行？学生在问题的驱动下，除了设计程序本身之外就会关注程序运行的结果，通过不同条件的测试，解决在测试中出现的问题，发现程序漏洞，使程序结构更加严谨。
　　4.2.4  算法设计
　　对于该示例而言，采用的算法为累加法和等差公式法。学生需要对整个程序进行算法设计，并且按算法设计的步骤进行编写即可。但是还要注意加强对执行结果的关注，确保程序的正确性。接着对比两种算法的代码设计，让学生体验代码优劣带来的程序变化，提升学生的认识。 　　計算思维培养能够开拓展学生的思维，教师可以根据学生对计算思维的理解程度加深日常教学。“信息技术”编程教学要将编程与用户的生活和学习联系起来，帮助学生理解编程活动，掌握应用“信息技术”解决问题的思想和方法，能够更容易帮助学生培养计算思维。
　　4.3  在软件教学中渗透计算思维
　　信息时代的用户已经具备一定的计算机软件使用经验，并对计算机有了一定掌握能力，但只是掌握使用皮毛，对知识、技能都没有较深的认识。因此，“信息技术”教师需要帮助学生解决思维方式的问题，计算机或者计算机软件的使用是开发人员在用户使用的角度开发出来的，其实就是计算思维转变为普通思考思维。因此，在教学过程中，教师必须让学生深入地应用软件背后的开发操作思维，引导学生挖掘这些功能背后的原理和思维方式。学生能够对功能的实现过程有一定的了解，并且学会用这样的思考方式解决问题，这也就是计算思维形成的雏形 。因此，“信息技术”教师就可以利用这样的方式进行教学，以不同的软件功能，让学生通过自主探索深入理解计算思维。
　　4.4  在使用“思维工具”中渗透计算思维
　　“思维工具”是无形的意识形态技术，在教学过程中，教师应重视这种无形的意识形态技术，教会学生如何思考、如何学习，并教会学生选择恰当的思维工具开展思维训练，使学生认识思维、激发思考、构建思维结构与流程，并在练习和学习过程中，逐步培养学生从无意识的思维到有意识思维直到无意识自动思维的习惯。
　　在“信息技术”教学过程中，通过概念图，利用思维导图等“思维工具”，帮助学生清晰而直观地模拟人脑利用计算机进行思维的过程，帮助学习者认识思维、激发思考。学生在使用“思维工具”的过程中，通过使用关键词或关键想法作为思维原点，触发学习者进行放射性思考。
　　5    结语
　　基于计算思维的“信息技术”课程教学研究在提升用户信息技术水平和培养计算思维上，帮助学生在信息化世界更好发展都有着重要意义。在这个过程中，在生活和编程中帮助学生培养计算思维能力的策略，不仅是信息化时代的人才教育发展趋势，也是培养学生学会学习、终生学习能力的要求，作为信息技术教师，要深化学习，探索提高计算能力的可行思路，利用创新教学、实践教学，激发学生的内在潜能，只有这样才能更好地培养学生的计算思维能力，更好地解决实际问题。
　　[参考文献]
　　[1]李艺，钟柏昌.重构信息技术课程从经验选择走向思想投射[J].电化教育研究，2015（10）：5-13.
　　[2]王学红.高中信息技术课堂进行计算思维培养的思考与实践[J].中国信息技术教育，2014（13）：39-40.
　　[3]姚澄.浅谈当代高中信息技术课堂进行计算思维培养的思考与实践[J].新课程，2017（11）：50-52.
　　Research on teaching of “Information Technology” course based on computing thinking
　　Huang Qiang
　　（Guangdong Luoding Experimental Middle School， Luoding 527200， China）
　　Abstract：The new curriculum reform requires that contemporary teaching must closely follow the development and changes of the information age. Therefore， the application of “Information Technology” in teaching lies in helping students form computational thinking， which not only meets the teaching needs of specialized courses and improves students’ information literacy， but also has played an important role in students’ future study and work. In view of this， this paper takes computational thinking as a breakthrough point， summarizes computational thinking， constructively puts forward solutions to the shortcomings of “Information Technology” teaching， aiming at discussing how to cultivate students’ computational thinking ability in “Information Technology” classroom.
　　Key words：information technology; computational thinking; thinking ability; training
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