基于计算思维培养的初中信息技术教学实践
刘帅
【内容摘要】本文就计算思维的相关理论指导下，以初中新课标与义务教育课程的相关标准为例，对于当下初中教学实践的真实需要相结合，促使初中生在计算机思维培养过程中实践与实施操作相结合，直观与抽象相结合，创新性与系统性相结合的教学策略，积极构建计算机思维任务驱动式教学模式，参照程序的循环机构为教学案例进行探究，以望参考。
【关键词】计算思维 初中信息技术教学 程序的循环
应用计算机学科的一些基本概念去针对一些问题进行求解、设计系统以及对人类的行为进行分析就是所谓的计算机思维，其中包括一些涵盖计算机学科的一些较为广泛的思维活动，是一种十分良好的行为习惯以及能力表现。计算思维希望人们不再单一的在计算思维的定义中投入太多的经历，更希望人们在计算思维的应用中投入精力，真正借助计算机思维在实际的生产生活中进行技术的创新，促使我国科学技术得到全面的发展。其次，抽象、设计、自动化、通信以及评估等层次概念也是计算机思维的核心，而对于初中阶段的学生而言，为了能够真正实现对其计算机思维的培养，在开展教学的过程中应当充分结合具体的问题，科学的应用计算机算法，深入的分析各种问题，充分保障解决方案的有效性，明确问题的特点，真正建立一个完善的模型，在其他的问题中也充分的贯彻落实。
一、计算思维培养的意义
1.有利于提升利用计算机技术解决问题的能力
伴随着我国计算机技术的快速发展，当下人们生活的每一个领域中计算机都有着十分广泛的应用，因此从小引导学生形成利用计算机分析以及解决各种问题的能力有着十分重要的现实意义[1]。我国教育改革曾明确地指出，要真正鼓励学生利用信息技术手段自主地进行学习、主动学习以及合作学习，引导学生形成良好的信息技术学习习惯，对学生的兴趣特长进行发展，充分保障教学质量能够得到有效的提升。
2.有利于培养学生的抽象思维能力
计算机思维的核心就是抽象与自动化，甚至在某种程度上这也与计算机的工作原理相迎合。我国教育部门曾明确地提出，小学阶段的教学重点在于感性的了解计算机，而真正对学生进行计算机原理教学以及初步设计的重要阶段是初中，通过各种有效的教学促使学生能够真正利用计算机解决一些实际性的问题，保障学生真正养成良好的抽象思维，逐渐学会从一些事情中对事物的本质与规律进行总结。
3.有利于提升学生的创造力与创新能力
培养学生良好高的计算机思维能够确保学生的创造力得到充分的提升。例如在进行多媒体课程制作的过程中，利用计算机软件以及硬件能够编辑各种风格各异声音的和声，完成任何声音的创作性制作。通过计算机思维对声音合成的过程以及音乐制作的过程进行了解，能够保障学生充分认识到声音的物理特性以及其在计算机中的应用，而这整个过程就是学生创新能力以及创造能力形成的过程。在我国，也曾经有学者提出培养学生的计算机思维在本质上就是塑造学生的思维习惯，将计算机科学家思考問题的习惯赋予学生。而在美国，有学者认为，计算机思维教育应当贯穿在每一所学校的每一节课堂教学中，教师在开展教学的过程中应当有意识的引导学生在解决问题时应用计算机思维。因此，在开展实际教学的过程中，信息技术教师应当积极的应用计算机思维对学生的创新能力以及创造能力进行有效的培养。
二、计算思维的培养策略
1.操作与实践相结合
操作性是初中信息技术教学的重要特点之一，同时也是新课程教学改革下全新的教学目标。我国教育部门曾明确地指出，在针对学生开展教学的过程中，要形成利用信息技术手段保障学生生活中的实际问题能够得到有效的解决。例如在进行Excel教学的过程中，教师应当我积极地将Excel的特征与生活中的实际例子相结合，鼓励学生通过自己的学习逐渐的掌握解决问题的技巧。教师可以利用考试后各个科目的成绩数据处理为案例开展教学，组织学生进行实际操作，确保学生能够更加巩固的掌握自身的知识，更要锻炼学生的学习能力，培养学生的思维能力。
2.抽象与直观相结合
在开展实际教学的过程中，教师应当充分地意识到初中生正处于具体的感官思维向着抽象的思维方式转变的重要阶段，而对于计算机思维的培养而言这也是一个很好的时期。在实际教学的过程中，教师应当充分利用一些学生容易明白的直观现象了解相关的知识原理，循序渐进地向着模型化、抽象画以及原理化的方向转变。例如，在进行计算机原理的教学过程中，由于计算机所采用的二进制编码只认“0”和“1”，这对于初中生而言，要深刻的了解还有一定的难度。因此，笔者利用一组小电灯的点亮与熄灭来将二进制的概念引出;随后在利用学生已经充分掌握的10进制概念知识进行教学，将二进制与十进制两者之间进行比较，让学生自己发现哪种方式更加地简单。在课堂教学最后，集合当时的历史因素，对为什么采用二级制的方式来解决问题进行阐述，以此保障学生更加直观、简单地对抽象的原理进行了解。
3.实践与创新相结合
现阶段，我国一些学校已经开始增设机器人制作体验的课程，同时也是初中生信息素养发展的一大助力，真正体现“用中学”的一个实践操作教学目标[4]。采用这种机器人制作体验课程，学生对于软件知识与硬件搭配之间的综合理解、运用与创新研究研究更加明确。在笔者的教学生涯中，在开展实际教学的过程中，笔者曾多次参照比赛的规则去引导学生自主的搭建不同功能的机器人，并且积极的鼓励学生去参与比赛。在参与比赛的过程中，培养了学生的自主创新能力，学生需要以比赛的规则为准去设计机器人的结构，并且要反复调试不同结构的机器人，严格的测试机器人的各项功能是否正常。在这个过程中，学生应用计算机思维去解决和应对问题的过程能够被有效的体现出来，是一种能够有效培养学生思维能力以及创造能力的教学方式。
三、计算思维教学模式构建与实施案例
早在计算机发明出来之前就已经有了计算思维，只是因为当时大家并没有充分地意识到而已，当下每个人的生活当中已经开始广泛地普及计算机，很多专家以及学者才开始真正的重视与关注计算思维。笔者结合多年的教学经验，构建了基于计算思维的任务驱动式教学模式，并以《程序设计初步》中的《程序的循环结构》一课为例开展教学。
笔者在开展教学过程中充分结合教材，有效的结合各种现实的生活经验为学生创设一个良好的教学环境。例如，笔者以“学生在的长跑比赛中绕操场5周完成1000米比赛，若需要使用程序设计中的循环结构解决，应当怎样操作？”在这种问题教学背景下，学生对循环的概念也开始逐步的明确。对于未完成的任务而言，学生下一圈的起点就是上一圈的重点，循环初值与终值的概念也初步确立，在这种良好的教学环境下学生的学习质量能够得到充分的提升。学生每完成一圈就需要計算圈数，确立了循环体步长值的概念。
在明确以上概念的基础上，引导学生采用For-Next语句中格式，对语句的含义进行讲解。通过对以上问题进行分析并将其套入VB循环结构格式中。出现了以下的代码：
Private Sub Command1-Click（ ）
S=0
I=1
For i= 1 To 5 Step 1
S=s+200
Next i
Print“恭喜您跑了”;i-1;“圈”;“一共”;s;“米”
End Sub
针对如何把生活中的循环问题用计算机程序的循环结构解决表达模型、方式方法进行总结，最后在利用图表法逐层地对程序是如何在循环体内的循环次数进行解释，并且明确计算机怎样满足条件来结束循环，这也是循环语句教学的重点与难点，引导学生弄懂循环语句的整个流程，以此保障学生从具体的问题中形成一个抽象思维。
计算机思维的训练，不可能从一个两个简单的例子中就能够充分解决，这个过程其实在本质上就是从易到难的过程，更是一般问题向抽象模型进行总结与归纳的过程。其次，该过程也是一个循环螺旋上升的过程。例如在大多数的循环语句结构汇总，STEP步长值可以是正数也可以是复数，甚至还可以忽略不计，要针对情况的不同进行具体化的研究。因此，再开展教学的过程中可以让学生1+2+3......+100进行正向累计，也可以让学生从100+99+98.....+1反向累计，在教学过程中通过这两种方式，正反的过程促使学生真正明白循环语句的计算过程虽然是相反的，但是其计算原理归根结底都是一样的，每一次都应当具体到抽象，通过这样的训练方式能充分保障学生对所学的内容进行充分的掌握，结合教师大量的实际训练，学生的计算思维才能够真正得到有效的培养。
计算机思维与“算写读”在某种程度上有着同样的重要性，正如相关专家所说的，计算机思维不仅仅是一种基本的技能，并且计算机思维的培养也不是一朝一起就是能够见效的，需要一个长期训练的过程才能够真正形成。对于初中生而言，计算机思维就像是一颗刚刚发芽的中名字，这颗种子能够促使学生创造力得以有效的提升，充分保障学生在面对各种为题的情况下都能够采用不同的角度以及不同的思维去看待问题，进行更加有效地解决问题。
结语
总而言之，计算思维有着十分重要的意义，其仅仅属于计算机学家，更应当是我们每一个人的基本技能。要培养学生的计算思维并不是一朝一夕的事情，而需要一个循序渐进的过程针对学生进行大量的培养。学生开始形成抽象思维的初中阶段是培养计算思维的最佳时期。对于初中生而言，计算思维就像一颗刚刚发芽的种子，把这颗种子埋在学生知识的土壤中，让其能够在学生未来的学习过程中慢慢的成长，最终真正保障学生形成良好的计算思维。
【参考文献】
[1]黄华林.基于计算思维培养的初中信息技术教学实践探究——以《程序的循环结构》为例[J].教育信息技术，2019（12）：56-59.
[2]荆晓虹.基于计算思维培养的"做中学"教学模式探究——以高中信息技术《表格信息加工》一课为例[J].中国信息技术教育，2016（1）：35-37.
[3]李应聪.基于计算思维的问题求解教学模式构建与探究——以初中信息技术图像采集为例[J].中国现代教育装备，2017（20）：49-52.
[4]陈毅军.算法和程序设计中基于Scratch软件的教学方法策略研究——以《循环结构》项目学习为例[J].新教育时代电子杂志（学生版），2019（47）：1.
（作者单位：山东省济宁市汶上县第一实验中学）
