淺談如何在信息技術課堂培養學生的計算思維

[ 作者簡介 ]

韓楓，女，黑龍江五常人，太倉市榮文中學，一級教師，碩士研究生，研究方向：中小學信息技術教育。

[ 摘要 ]

計算思維是信息技術學科素養的核心要素，是近年來信息技術領域乃至教育界的炙熱話題。如何在中小學信息技術課堂中培養和提升學生的計算思維是教師尤為關注的問題。本文結合具體教學實例，精心設計教學環節，以任務驅動和探究實踐為主，討論如何在解決問題過程中不斷滲透思維培養，拓展學生思維廣度，提升學生計算思維。

[ 關鍵詞 ]

計算思維；信息技術；問題解決

中圖分類號：G42

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.16.059

計算思維是當前信息技術教育領域廣受關注的一個重要內容，它不僅是編程或計算機領域的基本技能，而且和算術、閱讀、寫作一樣，是信息社會學生分析和解決問題最基本的能力?！读x務教育信息科技課程標準2022版》提出，計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。主要表現為：在信息活動中，能夠采用計算機科學領域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案；總結利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關的其他問題解決中。

培養和提升學生的計算思維是目前中小學信息技術課程的重要目標，也是未來所有課程的基本目標。信息技術課程并不是要把每位學生培養成信息技術的使用者或者程序設計專家，而是希望學生能夠具有信息技術學科的思維方式[1]。作為教師，我們更應該關注學生在信息技術課程中學科思維的培養，以及如何應用學科思維去解決信息生活中的實際問題。本文結合具體教學實例，談一談如何在初中信息技術教學中培養和提升學生的計算思維。

1 ? ?情境創設，在分析思考中啟發問題解決思路

設置一個問題情境或任務，引出教學內容的講授，是教學中常用的方法，若能夠恰到好處地挖掘和創設源于生活且適合學生年齡特征的問題情境，使其變得真實，更容易引起學生共鳴，激發學生參與知識探究的積極性[2]。再由教師不斷引導學生思考待解決的具體問題，此時，大部分學生已經形成了解決問題的簡單思路和方案，而利用信息技術手段優化這個解決問題的思路和方案的過程，就是培養學生計算思維的過程。

例如“管理信息”一課，以Flash動畫游戲“為小明同學整理雜亂的房間”開始，吸引同學們極大的學習興趣和探究欲望。接下來，由老師提供電腦中雜亂的文件及文件夾，引導學生思考如何整理電腦中的文件，使學生在課程開始之前初步形成解決問題的思路。進而，再開展課程優化學生的問題解決方案。

“計算機病毒”一課，以視頻“計算機病毒的危害”導入，引導學生思考計算機病毒是什么，怎樣預防和處理計算機病毒。大多數學生對于計算機病毒還是有些了解的，通過思考就可以針對防治計算機病毒提出簡單的解決方案，再由教師引導，進行深層次的學習和實踐，形成更多更優的解決方案。

“獲取與加工音頻”一課，由實際問題“信息教室距離班級教室比較遠，學生上課經常遲到”出發，提出具體任務：為學校制作一段預備鈴聲。接下來，由教師引導學生思考“如何獲取一段音頻文件”學生開始根據自己已有的知識，思考獲取音頻文件的途徑和方法，再進一步開展教學，優化學生解決問題的方案。

導入信息技術課程的情境，可以是一段視頻、一個小游戲、一組數據對比、一個生活中的實際現象、一個引人深思的問題等等，而這些情境創設的目的是引起學生的學習興趣，激發他們參與知識探究的積極性，從而在老師的不斷引導和啟發中找到解決問題的思路，再利用課堂所學的信息技術知識去優化解決問題的過程和方案，培養學生的計算思維。

2 ? ? 任務驅動，在探究實踐中提升問題解決能力

知識的獲取需要由學生自己去理解、探究和體悟，如果缺少了這些，只有外部的灌輸和被動接受，那么學生就并非真正獲得了這種知識。在學習信息技術知識時，我們可以采用任務驅動、探究實踐為主的教學方法，將課堂中的待解決問題分解成難度逐步提升的多個學習任務：基礎任務、提高任務、拓展任務等，進而在教學過程中不斷引導學生探究實踐，尋找解決問題的具體可操作的方法，提升學生的問題解決能力，以達到計算思維的提升。

例如“地址的引用”一課，設置了認識單元格地址、單元格地址的相對引用、單元格地址的絕對引用三個層次的學習任務。首先，引導學生認識單元格、理解單元格的地址等基本概念，為學生的學習打好基礎。接下來利用wps表格的計算實踐讓學生明白用單元格地址代替數字來計算的好處，明確自動填充柄的應用方法和優勢，拓寬學生解決問題的思路，提高計算的效率。最后設計學生練習實踐，由自動填充柄的計算失誤，引導學生思考原因，督促學生發現問題并利用所學知識去解決問題，提升學生思維的活躍度。

“獲取與加工音頻”一課，設置了認識音頻處理軟件、錄制音頻文件、編輯加工音頻文件和完善提升作品四個層次的學習任務。首先，引導學生自主學習，了解音頻處理軟件的主要功能和操作界面，并引導學生注意學習軟件的通用之處，便于學生將快速學習新軟件的方法遷移到其他軟件的學習中去，提高其自主學習能力。其次，以小組為單位，分工合作，共同錄制一段預備鈴聲，合作可以有效增加組內凝聚力，也可以避免獨自研究新軟件導致時間的浪費，增強學生的合作探究能力。再次，引導學生思考如何改進自己的作品，說出修改音頻文件的想法和思路，并實踐，拓寬學生解決問題的思路，挖掘學生的思維深度。鼓勵學生組內討論探究，根據學案及微視頻給出的方法和步驟，不斷編輯、修改本組作品。最后，引導學有余力的同學嘗試拓展任務的操作，嘗試研究“編輯”菜單和“效果”菜單中的其他操作選項，達到完善音頻編輯或符合自己需求的目的。

“VB中的函數”一課，設置了解密Rnd函數和Int 函數、編程實踐“密碼生成器”、探究實現“密碼生成器2.0”三個層次的學習任務。第一，引導學生自主學習Rnd函數和Int函數的格式、功能及應用方式，并設計簡單的小題目來檢驗學習成果，培養學生的自主學習能力，提升學生的學習成就感。第二，小組討論如何產生六位數隨機整數；展示“密碼生成器”程序，根據用VB編寫程序的基本步驟，和學生一起分析此程序的程序界面、對象屬性、程序代碼，再由學生編程實現程序，培養學生的小組合作能力和分析解決實際問題的能力。第三，難度升級，老師介紹Mid函數，引導學生思考如何利用Mid函數來生成隨機字母、數字和特殊字符的密碼，引導學有余力的學生拓展思維，實現升級版本程序的編寫，增加學生的知識儲備并提高其編程實踐能力。

教師應充分考慮學生之間的水平差異，設置難度適當的分層次的學習任務?；A任務可以設置為自主學習或自主探究，此環節應該為學生提供學習活動單或微課，輔助其更好地理解和應用知識，鼓勵學生討論交流、合作探究，幫助學生在相互探討中逐步打開思維，拓展自身的思維廣度，助力計算思維能力穩步提升。提高任務應是本節課的重點問題，可以設置為教師講授或者小組合作任務，力求在教師或同伴的幫助下讓所有學生能夠完成此任務，以達成課程教學目標。拓展任務的設計，應滿足高水平學生的知識需求，使他們在快速完成課堂任務的前提下，可以進一步嘗試拓展任務的探究，以提升自身的計算思維和實踐能力，促使不同層次的學生在課堂中有不同層次的收獲。

學生探究實踐期間，教師應不斷巡視課堂，解決學生操作實踐中遇到的問題，不斷引導學生去發現和探索解決問題的方法，促進組內成員的分工合作及討論探究，在合作探究中提升每個學生解決實際問題的能力。

3 ? ?作品展示，在評價討論中優化問題解決方案

優質的課程評價不應僅僅只是針對已完成作品的總結性評價，更應該包括對學生學習過程、作品形成過程的過程性評價，且能夠對學生如何改進作品、提升學習質量以及增強對知識的掌握提供幫助。評價完成后應給學生一定的留白，讓其可以討論細節、方法，總結經驗、教訓，啟發其思考更優的解決問題的方案，思考自己的可提升空間，提升其計算思維。

“數據圖表及其分析”一課，為學生設計了學習活動單，每個教學活動的部分，都要求學生留下學習的痕跡，包括：活動一，為不同案例場合選擇合適的圖表類型；活動二，將利用軟件制作的圖表粘貼到活動單的相應位置；活動三，將美化后的圖表粘貼到活動單上、最后完成課堂小結的填空。那么整張學習活動單就是學生學習過程的展現，通過這張活動單，學生可以明確自己對課程的掌握程度，教師可以對學生的學習過程和成果一目了然。最后再由師生共同評價美化后的圖表，為其指出優勢和不足，引導學生思考改進之法，優化問題解決方案。

“摳取與合成圖片”一課，設計了為他人的作品投票以及師生共同評價兩種評價方式。首先，讓每個學生以問卷投票的方式選出三個其認為最好的作品。然后，由老師和學生共同為得票數高的幾個作品進行評價，評價要根據事先給定的評價標準，從作品的完整性、技術性、藝術性、創新性等多方面綜合考慮。最后，大家總結經驗教訓，思考自己作品的不足之處以及該如何改進，啟發學生思考更優的問題解決方案。

以往信息技術課的評價，大多局限于學生的作品方面，角度單一，重結果輕過程，不足以展現學生在課堂上的具體表現?！皳溉∨c合成圖片”一課通過作品的展示、投票和評價，可以方便學生歸納知識，總結經驗，更好地考量自己作品的質量和概括思維能力，實現計算思維的形成和提升。

4 ? ?知識遷移，在課堂延伸中解決生活實際問題

無論采用何種方法、何種策略，培養學生計算思維的最終目的，還是要將所學知識遷移到與之相關的其他問題解決中去[3]，也就是應用所學知識去解決學習和生活中的實際問題。本環節的設計就是要讓學生能夠在課堂之外，運用所學知識去解決身邊的具體問題，完成知識的遷移，學以致用。

“數據圖表及其分析”一課，最后環節設計了“說一說圖表的應用”，讓學生明白制作圖表的目的，并引導學生思考除了課堂任務情境外，在現實生活的哪些情境中可以看到圖表，思考圖表還可以應用在現實生活中的哪些情境中。以此來幫助學生把課堂所學知識與實際生活聯系起來，完成知識的遷移。

“獲取與加工音頻”一課設計學生小結：今天學會了什么？掌握課堂學到的技術，還能做哪些事情？引導學生將課堂所學知識聯系生活實際。最后布置作業：請同學們選擇配樂演唱、diy鈴聲、配樂演講或朗誦中的一項，利用今天所學知識，自行錄制一段聲音并配樂，以期學生能夠將課堂所學知識應用到解決生活中的實際問題中去。

“VB中的定時器”課程最后設計了“定時器的應用”環節，引導學生思考定時器可以應用在現實生活中的哪些情境中，應用定時器，還可以做出什么樣的小程序。以此來引導學生理論聯系實際，將所學的知識與實際生活聯系起來。

信息技術課是一門技術性課程，學生在課堂上理應學會很多與信息技術相關的技能，如若僅僅只是學會了知識，卻不能將其應用到實際生活的問題中，做不到理論聯系實際，那么就不能說學生是真正的掌握了這項知識。教師可以在課程結束時設計小結，引導學生思考：利用課程中學到的知識和技術，我們能夠做到哪些事情？還可以布置開放性作業：請同學們利用今天所學知識，自行制作一份作品。若學生能夠運用課堂所學去解決生活中的實際問題，那就是完成了知識的遷移，升華了其計算思維。

5 ? ?結束語

計算思維的培養可有效提高學生利用信息技術解決問題的能力層次，使更多的學生成為未來信息技術的創新者?！读x務教育信息科技課程標準（2022版）》指出：“具備計算思維的學生，在信息活動中能夠采用計算機可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案；總結利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關的其他問題解決中[4]?！比绾卧谄綍r的信息技術課程中培養和提升學生的計算思維，是當前信息技術教師應該著力思考的問題。本文認為在信息技術課堂中培養學生的計算思維，首先應該重組教材，精心設計教學環節，根據教學目標和內容設置分層任務，將計算思維的思維與方法滲透到整個教學過程中，讓學生在完成任務過程中運用信息技術去分析問題、解決問題、優化方案，進而將課堂中學到的知識遷移到解決生活中的實際問題中，以達到學生思維發展的目的。

參考文獻

[1]謝忠新，曹楊璐.中小學信息技術學科學生計算思維培養的策略與方法[J].中國電化教育， 2015（11）：116-120.

[2]劉曉玉.基于PBL的計算思維培養教學策略實踐與思考[J].中國信息技術教育，2019（2）：41-42.

[3]張長水.計算思維：高中信息技術學科中培育核心素養的中樞[J].中國信息技術教育， 2018（21）：50-53.

[4]中華人民共和國教育部，義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.4.