浅谈在信息技术教学中计算思维的培养策略

    郭健

    摘要：文章通过对当前计算思维的研究现状进行分析，结合中学信息技术课程的特点，提出计算思维的培养策略。以中学生Scratch程序设计教学为例，对计算思维模式进行实践，将抽象的计算思维具体化；强化教师的教学方法，帮助学生培养科学的思维方式，提炼出程序化解决问题的方法，最终达到培养学生计算思维的目的。

    关键词：计算思维；信息技术；培养策略

    一、计算思维的研究现状

    我国学者钱学森早在20世纪80年代便将“思维”作为一种科学来研究；国内学者黄崇福从人工智能的视角最早定义了计算思维的概念；周以真教授更为具体地剖析了计算思维内容的标志性概念；王荣良教授指出，可以通过探究式模式、任务驱动教学模式，以及实验教学模式来锻炼学习者的计算思维能力。大量的研究为计算思维从理论走向实践提供了更多的方法和依据，为计算思维在教育教学中的培养和发展提供了更为广阔的思路。

    二、计算思维的培养策略

    1.建立科学的计算思维课程体系

    通过开展调研活动，完善教师的培训制度，开发符合计算思维养成为目标的课程。以学生为主体，通过对教学案例的分析，学生自行查阅资料，主动思考，找出解决方案，进而实现对问题的抽出、建模，清晰地建立自己的知识体系结构，将原本抽象的计算思维理论应用到实践中。在这一过程中，教师更多起到的是引导与组织的作用，这样的学习过程已经远远超过了学习内容本身，更多侧重的是学生思维能力的进阶。

    2.强化计算思维模式的训练

    （1）系统模式。

    对于很多问题，需要我们系统、全面地进行实践和迁移，系统模式的思维，重点关注学生横向思维和纵向思维的发展。例如，在教学大连理工大学出版社出版的《义务教育教科書·信息技术》（以下统称“教材”）九年级下册“WPS文字部分”的内容时，教师可以采用单元化的教学模式，引导学生构建知识结构图，清晰、直观地理清学生的学习思路。

    （2）程序模式。

    类似于计算机的程序结构（顺序、分支和循环），让学生可以参照一定的逻辑顺序，合理、有序地找出解决问题的方法，科学地训练计算思维。

    目前，国内很多省、市中学的信息技术课程中都开设了Scratch编程课，采用Scratch编程工具，引导学生在解决问题的过程中不断激发思维，大胆发挥自己的想象，有效培养学生的计算思维能力。下面以教材七年级下册Scratch“海盗夺金——侦测与机会指令”一课为例。

    ①动画导入。

    教师为学生播放“海盗夺金”任务的前情动画视频。导入的方式可以是故事，也可以是游戏，目的是吸引学生的注意力，带动学生积极、主动思考，更具体、详细地反馈自己的感受和想法。

    ②知识新授。

    任务1：小心礁石。主要目的是让学生理解并掌握侦测模块的使用方法，为学生提供思维线索，引导学生后续的探究。因此，任务1的设计是在脚本中提供主要的程序块，让学生通过拼接、补充等方法完善程序，最终实现游戏程序的编写。半开放式的任务设计，在有目的引导学生掌握知识点的同时，培养学生独立思考、解决问题的能力。另外，教师可以引导学生结合思维导图，更加具体地剖析游戏的角色和规则，引导学生养成良好的思考习惯和思维方式。

    ③知识拓展。

    任务2：财宝从天而降。任务2设置的目的是引导学生理解游戏中“机会”的含义，掌握变量的使用方法。在任务1的铺垫下，任务2的要求将更加开放，鼓励学生创新和迁移。任务2实施的主要步骤为“小组讨论，制定方案—确定游戏角色和规则—设计脚本，运行并调试程序—展示与评价”。在方案的反复讨论、程序不断调试的过程中，学生的思维得到充分锻炼和发展。

    ④总结提升。

    尝试加入更多不同的游戏角色和角色属性，增强游戏的可玩性。程序设计的过程便是不断思考的过程。

    （3）数据处理模式。

    教师还可以通过软件将需要的数据整理出来，用图表等形式进行归纳总结。

    （4）团队合作模式。

    以小组为单位，进行讨论。在任务驱动的前提下，团队合作、相互交流，甚至辩论，会收获很多意想不到的效果。

    3.促进计算思维的养成

    （1）引导学生进行阶段性总结。

    教师可以阶段性地归纳并总结计算思维培养过程中存在的问题，并引导学生定期进行自我梳理。总结可以采用故事、图表、思维导图等多种形象的方式，分享自己从未知到已知、从困难到容易的思维过程。

    （2）加强课后辅导交流。

    初中信息技术课程一般一周仅有一课时，这给思维概念的建立及后续关联课程的开展带来了很大困难。增加线上平台的实时互动和交流，通过在线问答等方式，随时帮助学生展开计算思维的实践。这样学生可以将相关成果及时反馈到平台上，有利于计算思维的连贯性培养。

    （3）建立有效的评价标准。

    课堂教学需要有详细的脉络结构，评价课程的效果，关键看是否与预设的效果吻合。在符合教学设计的前提下，教师和学生的思路是可以进行计算思维发散的。在不断推敲和优化课程内容的过程中，学生的思维能力间接得到了提升。另外，教师还可以考虑将计算思维的培养进行多学科、多领域的融合。

    三、结束语

    随着信息技术的发展，学校生活会在润物无声的改变中发生翻天覆地的变化。未来世界将不再需要单一的技能型人才，而是需要完善的知识结构、极强逻辑思考力和高感知力的复合型人才。计算思维作为人类特有的思维能力，是在解决问题的实践过程中培养出来的。因此，教育要回归生活，让学生真实地去参与、实践、体验、感受，运用真正的知识，探索真正的世界，解决真正的问题。

    参考文献：

    [1]刘军，张继蓉，王毅，等.运用Scratch培养中学生计算思维策略研究[J].中国教育技术装备，2019（17）.

    [2]聂赵育.中小学信息技术课中计算思维的培养策略分析[J].中小学电教，2018（6）.

    [3]黄雅玉，胡卫星.计算思维对中小学信息技术课的影响与启示[J].中国信息技术教育，2018（2）.