初中信息科技課程中計算思維能力培養的研究與策略

董林鳳

隨著信息技術的快速發展和普及，計算機科學已經成為現代社會不可或缺的一部分。在這個數字化的時代，計算機科學不僅是一門技術學科，更是一種思維學科。特別是在初中階段，信息科技課程肩負著培養學生計算思維能力的重任。計算思維是指運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解的一系列思維活動。它是一種全新的思維方式，對于提高學生的創新能力和解決問題的能力具有獨特價值。因此，研究如何在初中信息科技課程中有效培養學生的計算思維能力具有重要的現實意義。本文將探討如何通過創設問題情境、項目式教學法、小組合作探究、優化教學手段、強化多元評價等多種方法，提高學生的計算思維能力，為他們的未來發展奠定堅實的基礎。

一、創設問題情境，激活計算思維

在初中信息科技課程中，創設問題情境是激活學生計算思維的重要方法。問題情境能夠引發學生的好奇心和求知欲，讓他們積極思考和探索，從而更好地理解和掌握知識。教師可以根據教學內容，設計具有挑戰性和實際意義的問題，引導學生進行分析和解決。這些問題可以激發學生的思維活躍性和創造力，促進他們對知識的運用和掌握。同時，教師還可以通過問題情境培養學生解決問題的能力，讓他們能夠獨立思考，進而解決問題。在創設問題情境的過程中，教師需要注意問題的針對性和層次性，以滿足不同學生的需求和興趣。同時，教師還需要引導學生正確對待問題和挑戰，以積極的態度和正確的方法解決問題。

例如，在“視頻作品制作”的教學中，學習重點是要求學生能夠了解和掌握視頻制作的基本知識和技能，包括視頻剪輯、特效添加、音效處理等。為培養學生計算思維和動手實踐能力，教師可以向學生提出一個實踐性的問題：假設學生是一個電影導演，現在需要制作一部短片，要求在有限的預算和時間條件下，制作出具有創意和吸引力的短片。當問題提出后，學生可以以小組合作的方式進入視頻制作狀態。每個小組需要討論并制定出短片的主題、劇情、拍攝計劃等，并運用視頻制作軟件進行拍攝、剪輯和后期制作。在制作過程中，學生需要思考如何運用視頻剪輯技巧來表達故事情節，如何添加音效和特效來增強短片的吸引力和表現力。通過這種實踐性的問題，學生可以在實際操作中學習和掌握視頻制作的知識和技能，同時也能夠培養他們的計算思維和動手實踐能力。在制作過程中，學生需要不斷嘗試和創新，思考如何運用技術和創意來解決問題，從而提升他們的計算思維能力和創新思維能力。雖然有的學生對視頻制作知識掌握不夠，甚至無法親自完成教師布置的實踐任務，但在其他小組成員的帶動下，學生信心倍增，并且可以跟隨其他小組成員的操作步驟，逐漸進入視頻制作狀態。

教師提出的問題猶如一根導火索，學生大腦思維一旦活躍起來，這根導火索的引線也將被引燃。在這種情況下，學生距離解決問題的彼岸越來越近，計算思維能力也有所提升。

二、應用項目式教學，培養計算思維

項目式教學法是一種以項目為導向的教學方法，它通過引導學生解決實際問題來培養他們的計算思維。在項目式教學中，教師將原理與數字化工具相結合，設置一系列與實際生活相關的項目任務，讓學生運用所學知識解決這些問題。通過項目式教學法，教師可以幫助學生將理論知識與實踐技能相結合，培養他們的計算思維。這種教學方法不僅提高了學生的解決問題的能力，還培養了他們的創新思維和團隊合作精神。教師可以通過深入挖掘教材、結合真實生活案例等方法，設置更加貼近學生生活的主題式項目，從而更好地培養學生的計算思維。同時，教師還可以從學生的興趣出發，由易到難地設置任務，讓學生在完成任務的過程中不但能夠逐步掌握基礎知識，還能學習、掌握、鞏固更深層次的知識。在教師進行項目教學過程中，學生需要獨立思考如何解決問題、具體使用什么方法，以及怎么解決等。而通過具體的動手實踐和驗證，自然而然地培養了學生的計算思維。通過這樣的教學方法，學生不僅能夠完成學習任務，還能在學習中增強他們的自信心。

例如，在教授“電子表格數據處理”的教學中，因為本節課的教學目標是要求學生掌握電子表格軟件中數據排序和匯總的操作方法，能夠自主完成表格中涉及大量數據處理的問題。教師為了提高教學效果，可以以“管理家庭預算”為主題，設計一系列由易到難的探究任務，激發學生的學習熱情。任務一：如何整理家庭收支數據？讓學生使用電子表格軟件輸入家庭一個月的收支數據，并學習如何對數據進行整理和規范。任務二：如何對家庭收支數據進行排序？讓學生掌握數據排序的操作方法，并思考如何按照不同的條件進行排序。任務三：如何對家庭收支數據進行匯總？讓學生學習如何使用電子表格軟件中的函數和公式，對數據進行分類、求和、平均等匯總操作。任務四：如何分析家庭收支數據？讓學生利用排序和匯總后的數據，分析家庭的消費習慣和收入來源，并制定相應的預算計劃。

通過以上任務的設計和完成，學生可以小組合作探究，利用互聯網搜索相關資料，并總結交流、討論，在實踐操作中體驗數據排序和匯總的功用，培養計算思維和解決問題的能力。

三、小組合作探究，強化計算思維

在新課標的背景下，教育環境正在向自主學習和合作探究的方向轉變。教師不再僅僅是知識的傳遞者，而是成為學生自主學習的引導者和輔助者。同時，學生也不再僅僅是知識的接受者，他們被鼓勵在數字化學習環境中自我規劃、管理和評價。小組合作探究的學習方式正是對這種新的教育理念的完美體現，它強調了學生們在小組中互相協作，共同探究，以完成一個共同的目標。這種學習方式不僅可以幫助學生在實踐中學習和應用知識，還可以培養他們的團隊合作能力和解決問題的能力。在這個過程中，學生通過自主學習和合作探究獲得新知，他們的計算思維能力得到了鍛煉和強化。他們在解決問題時，不再是簡單地套用程序，而是靈活運用所學的知識，通過分析、推理和創新，找到最佳的解決方案。

例如，在“程序設計”的教學中，教師可以以“設計一個智能猜數字游戲”為主題，讓學生利用micro：bit編寫程序來實現游戲規則。在這個過程中，小組合作探究的方式將被充分發揮出來。學生需要考慮到游戲的規則和邏輯，如數字的范圍、猜測的次數、每次猜測的結果等。他們需要集體討論并設計出最佳的游戲方案，以及如何通過micro：bit來顯示結果和接收玩家的輸入。他們需要思考如何利用算法來實現游戲邏輯，然后通過編程來實現。在這個過程中，學生需要不停地分析、思考，然后解決問題。他們需要運用計算思維來設計、實現程序，從而達到鍛煉、強化計算思維能力的目的。同時，他們還需要進行團隊合作，共同解決問題。他們需要協調各自的工作，確保程序的正確性和穩定性。這種學習方式不僅提高了他們的技術能力，也提高了他們的非技術能力，是一種非常有效的學習方式。最終，學生可以利用micro：bit板來驗收他們的成果，測試游戲的趣味性和挑戰性。

通過小組合作探究的學習方式，學生在“做中學”“用中學”“創中學”的過程中，不斷強化他們的計算思維。他們在實踐中學習，在應用中深化理解，在創新中發展能力。這樣的學習方式不僅可以幫助學生提高學習成績，還可以培養他們的終身學習能力。

四、優化教學手段，提高創新意識

優化教學手段是提高教學質量的關鍵，特別是在培養學生的計算思維方面。當前，許多教師在培養學生的計算思維方面往往停留在淺層，而無法深入挖掘和培養。為了改變這種情況，教師可以采用多種教學手段，增加學生對教學內容的探索和實踐。教師可以通過運用授課助手、引入視頻等方式，細化、講解知識點，幫助學生更好地理解課程內容。教師還可以設置案例分析、小組討論、實踐操作等教學活動，引導學生進行自主探究和實踐操作，培養他們的計算思維和解決問題的能力。在項目設計中，教師需要不斷創新和思考，考慮如何讓項目吸引學生的興趣，并讓他們長期堅持下去。這種創新的意識不僅有助于提高教學質量，還可以促進教師的個人成長和職業發展。只有當學生的學習興趣增強了，他們才能主動探究、主動思考，并將所學知識應用于解決生活中的問題，從而培養出計算思維。通過優化教學手段，教師可以更好地培養學生的計算思維，提高他們的創新意識和實踐能力。

例如，在教授“網站的制作”時，教師可以總結出網站制作的各個知識點，包括網頁設計、前端開發、后端開發等方面，并制作成微視頻。這些微視頻可以詳細介紹從網站規劃到網站上線的全過程，以及各種開發工具的使用方法和技巧等。在課堂教學中，教師可以采用項目式教學方式，布置一個主題任務——制作一個屬于自己的網站。學生可以通過觀看微視頻進行自主學習和思考，了解如何設計和開發一個完整的網站。同時，教師可以提供一些案例和素材，以幫助學生更好地理解網站制作的實際操作過程。在學生的實踐操作過程中，教師需要密切關注學生遇到的問題，并及時解決這些問題。如果發現有些學生無法完成指定的任務，教師可以錄制一些針對該問題的案例講解視頻，幫助學生厘清思路，促進他們自主完成任務。最后，教師可以布置一個綜合任務——制作一個具有特定主題和功能的網站，以激發學生的創新意識，讓他們發揮想象力、創造力，設計和開發出具有個性化和實用性的網站，從而提升創新思維能力，提高學習效率。

通過以上教學手段的運用和創新意識的提高，教師可以更好地幫助學生掌握網站制作的知識和技能，培養他們的計算思維能力，提高教學質量和學習效率。同時，這種教學方式還可以促進學生自主探究，以及實踐能力的發展，為他們未來的學習奠定基礎。

五、強化多元評價，促進計算思維

教師在課堂教學的評價中，應該結合過程性評價和終結性評價，通過多種方法全面考查學生的知識掌握情況與實踐應用能力。這些評價方式包括紙筆測試、上機實踐和作品創作等，旨在全面了解學生的學習狀況并針對學生的特點進行個性化指導。同時，教師應堅持自評與互評相結合的方式，以增強學生的自主學習能力并培養計算思維。自評是學生自我反思和評估學習過程與成果，互評是學生之間互相評價彼此的作品或成果。通過自評與互評，學生可以更好地認識自己的優點和不足，發現別人的長處和亮點，進而提高計算思維能力和創新能力。這種多元化的評價方式不僅關注學生的知識掌握情況，還關注學生的綜合素質和未來發展潛力，有助于培養學生的自主學習能力和創新精神。通過多元化的評價方式，教師可以更好地激發學生的興趣和熱情，提高學生的自信心和成就感，進而推動整個班級的計算思維培養和發展。

例如，在“平面設計”的教學中，教師為了讓學生更好地掌握平面設計軟件的使用技巧和應用能力，可以設計一個“慶祝學校周年慶典”的海報設計活動。一開始，教師將學生分成幾個小組，每組選出一名組長，并分配小組成員任務。每個小組需要圍繞主題，進行設計理念的探討和素材的收集。接下來，學生開始繪制草圖，并根據所學的Photoshop知識進行制作。他們運用圖像調整功能來優化圖像效果，使用圖層操作來組織和布局元素，利用文字工具添加標題和文字說明，使用濾鏡效果來增強圖像的視覺效果，以及使用圖層蒙版和剪貼蒙版來控制元素的顯示和隱藏。當海報設計完成后，每個小組選派一名代表來詳細介紹他們的作品，并對自己小組的作品進行自評。其他小組的學生可以參與互評，提出建議和意見。通過自評和互評，學生不僅能夠了解自己作品的優點和不足，還能夠從其他小組的作品中學到新的創意和方法。最后，教師對每個作品進行總結評價，給予反饋和建議。學生通過教師的評價進一步認識到自己在設計中的不足之處，并學會如何改進和完善自己的作品。

通過這次活動，學生不僅提高了自己的平面設計技能和應用能力，還培養了團隊合作和創新精神。他們學會了傾聽他人的意見和建議，發現自己的不足之處，并及時進行調整和改進。這種多元化的評價方式也有助于培養學生的自主學習能力和創新精神，促進計算思維的培養和發展。

本文針對初中信息科技課程中計算思維能力的培養，提出了一系列具有針對性的教學策略。通過創設問題情境，可以激活學生的計算思維，讓他們在解決問題的過程中學會如何運用計算機科學的基礎概念。項目式教學法則有助于培養學生的系統設計能力和創新意識，讓他們在團隊合作中實現共同進步。小組合作探究可以強化學生的團隊合作能力和問題解決能力，讓他們在互相交流和學習中不斷提升自己的計算思維能力。同時，優化教學手段和強化多元評價也是培養計算思維能力的關鍵因素。通過多種教學方法的融合和多元評價的引導，可以進一步提高學生的計算思維能力和創新精神。希望本研究能為相關教育實踐提供有益的指導，并為培養初中學生的計算思維能力做出貢獻。