初中信息技术课程蕴含的计算思维分析

发表时间:2021/2/2   来源:《教学与研究》2020年第30期   作者:张涛
[导读] 计算思维的培养在当下被广泛地运用于教学设计的各个环节之中,初中信息技术教师在教学过程中日益关注如何提升学生计算思维能力,强化计算思维教学效果
        张涛
        青海省西宁市西建中英文学校   810000
        摘要:计算思维的培养在当下被广泛地运用于教学设计的各个环节之中,初中信息技术教师在教学过程中日益关注如何提升学生计算思维能力,强化计算思维教学效果。当计算思维真正投入到初中信息技术学科的实践之中时,可将其价值归纳为以下三个方面:首先,引导学生使用数理逻辑、公理法则和其他方法来分析,解决问题是计算思维的培育重点。在学科教学,尤其是信息技术学科教学中培养学生的思维意义深远,信息技术学科将被重新定位。其次,将计算思维引入初中信息学科将有助于提高信息技术教学质量,培养计算思维,引导学生探索计算方法和操作技术,进一步促使教师创新教学方式,提升教学效果。最后,计算思维指导学生将其信息技术知识应用于生活中相关问题的实际处理,为学生提供了解世界的全新视角和思维方式,因此可以把计算思维视为学生信息素养和学习能力全面提升的助燃剂。
        关键词:初中信息技术;计算思维;策略
        一、在项目学习中培养学生计算思维
        结合“上海二日游”“百年灾难”等项目的学习,通过教师的引导,学生或独立或合作地参与一个完整的项目活动,体验问题分析、代码实现、制定解决问题的方法等阶段。学生作为参与活动的主体推动项目的实施,教师全程仅提供指导,学生在解决问题的同时能够进行拓展性思考,总结出解决类似问题的一般性方法。
        在教学中我们先向学生展示项目,明确具体任务,在项目推进过程中,学生将体验:问题分析—方法的确定—绘制流程图—代码实现—代码调试—确定作品。学生通过参与项目的规划和实施过程,可以促进其计算思维能力的提升和思维品质的改善。
        案例:拾苹果
        教师展示作品《拾苹果》,请学生分组合作完成这个项目。学生明确任务后,开始项目的实施。
        (1)问题分析。屏幕上方掉落的苹果角色是一个还是多个?苹果掉落的效果怎样实现?通过什么模块中的积木可以实现?
        (2)方法的确定。我们对苹果角色进行抽象和分解,分析得出从上方掉落的苹果角色只有一个,通过不断克隆来逐步实现苹果随机掉落。其中,掉落的苹果要通过不断减少纵坐标的数值来实现,我们还可以调节缓动呈现更真实的效果,当苹果最后触地时我们可以将克隆体删除。
        (3)绘制流程图。为了让学生有更清晰、直观的印象,我们可以通过流程图来直观展示。
        (4)代码实现。通过流程图的绘制,确定每一个关键结点的判断条件和分支策略,根据需要选择相应的语句命令及参数设置,最终完成代码的编写实现。
        (5)代码调试和确定作品。学生在完成代码实现后还有一个重要的步骤:调试代码和语句纠错。

大段的代码在编写的过程中往往由于主观或客观的原因会产生bug,在编译运行时经常会遇到语法和逻辑问题。我们需要模仿计算机执行指令的过程去构思程序语句,想象各步骤的执行效果。学生在设计构思时,通过“分解—构思—编写—调试—改进—再调试”这样不断反复的过程,计算思维得以锻炼和提升。
        在学生项目即将完成时,教师可以创造条件进一步引导学生回顾和分析:通过这个项目过程,还可以创造什么?深层级的学习不仅要完成一项工作或是解决一个问题,而且要能够进行知识的迁移,学会归纳和总结,并在实践的基础上进行扩展和创新。
        二、通过案例引导培养学生计算思维
        项目的学习针对学生整体,系统而全面,但周期也较长;日常的案例教学则可以因时因地,针对学生的不同个人情况,做出针对性的选择和调整。在概念的学习过程中可以有意识地训练学生模拟计算机处理问题的方式去分析问题。通过列举学生所能够理解的、与其日常生活贴近的案例,有目的性地引导学生认识某些抽象难懂的概念,将其作为一个亟待解决的问题。通过提出任务,展开讨论分析,甚至对案例中出现的场景进行再现,最后强化拓展,将其引申到类似的问题之中,即实现了计算思维的迁移。通过案例的完成,学生的计算思维能力能够得到有效的锻炼和一定的提升。
        案例:图表的创建
        图表的创建是一个调用图表向导来分步骤创建和设置图表具体属性的教学案例。创建图表的操作其实并不复杂,通过4个步骤和相应的属性设置就能实现,大部分学生都可以比较轻松地掌握。在教学中,教师演示操作,并引导学生思考不同类型的图表呈现出的数据特性,再由学生自主练习。练习中提供与学生生活相关的家庭公用事业费、气温等数据让学生自主选择使用。如果学生选择的图表类型不对怎么办?对此教师可以引导学生探究,尝试通过修改图表属性来解决这一问题。修改完成后,可能又会出现新的问题,比如,图表标题或者图例位置不合适怎么办?有了刚才修改图表类型的经验,学生会自然地联想到调整图表向导4个步骤中的某一步来设置。
        图表创建过程中,教师可以抛出问题,引发思考:与气温表现温度趋势相类似的数据还有哪些?学生在思考问题答案和操作练习后,对趋势的概念加深了理解,而且能够将概括出来解决问题的基本方法推广到对生活中其他问题的解决上。
        以上是我们在日常教学实践中总结出来借以指导教学设计的几种策略。当然,它们并不是完全独立互斥的,在大多数课堂实践中可以综合并用。在教学过程中,教师不仅要发掘教材中培养计算思维的内容,还应展开拓展性内容的教学,依据学生的学习情况和教学实施灵活选择适当的教学策略。
        在初中信息技术日常教学中,教师应不断整合最新的学科资源,总结已有的教学经验,灵活改进教学方法,从多方面多角度切入,充分利用内外资源,建立以培养计算思维为中心的丰富多彩的初中信息技术课堂。
        参考文献
        [1]王荣良.计算思维教育[M].上海:上海科技教育出版社,2014.
        [2]谢忠新,曹杨璐.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育,2015,346(11):116-120.
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