任海燕
邯郸市荀子中学 河北 邯郸 056002
新颁布的《普通高中信息技术课程标准(2017版)》将计算思维确定为一项重要的信息技术学科核心素养,足见计算思维在基础教育阶段学生核心素养发展中的重要作用,在进一步探讨计算思维之于信息技术学科核心素养定位之前,需要首先明晰什么是计算思维。
华裔计算机科学家周以真于2006年在《Communications of the ACM》杂志首先提出“计算思维”的概念,计算思维概念的提出在计算机等信息技术学科掀起阵阵波澜。2009年,美国“国家研究委员会”组织了两场关于计算思维的研讨会,重点提及计算思维在教育领域应用的可能性及前景。2011年,“国际教育技术协会”和“计算机科学教育协会”制定了面向基础教育的计算思维课程内容及框架。2012年,英国教育部公布了以计算思维为核心内容的计算(Computing)课程,用以取代原有的中小学信息通信技术课程。2016年11月,由美国计算机协会计算机科学教师协会、网络教育创新中心等多家跨州,跨学区组成的专家组联合发布了《K-12计算机科学框架》,该框架更是将计算思维确立为美国基础教育阶段计算机课程的核心内容。 通过以上内容不难发现,计算思维的教育价值得到普遍的认可,众多国家及地区正将计算思维作为基础教育阶段信息技术课程的指导理念及核心要素付诸实践。
计算思维由算法思维、评估、分解、抽象、概括这五个方面构成,在中小学信息技术课程实施过程中如何有效培养学生的计算思维,是中小学信息技术学科教师十分关注的内容。信息技术学科教师对于学生计算思维培养关注最多的是开展算法与程序设计教学,信息技术课程标准中,“算法与程序设计”是高中的一个选修模块,该内容是让学生进一步体验算法的思想。实际上算法思维只是计算机思维的一个方面,在中小学信息技术教学中不仅仅只是算法与程序设计模块能较好地培养计算思维中的算法思维,在其他课程内容模块中,只要精心组织好培养计算思维的课堂活动,也都可以很好地培养学生计算思维,关键是教师要结合信息技术课程内容挖掘与精心设计计算思维培养的课堂活动,本人认为要提高学生的计算思维需要做到以下几点:
(一)更新教师理念
在大多数人思想里,认为信息技术这门课程是一门“副课”,因此在学校并未受到重视,一些老师对信息技术课程的教学研究也就肤浅地停留在教材上,教材上教什么,就讲什么,也不顾及学生的学习兴趣以及学习质量。在教师自身就存在了很多问题,诸如教学指导思想存在偏差:教学方式方法缺乏创新;内容设计上存在问题;教师个人素质问题等等,因此,要希望实现在课堂中培养学生的计算思维能力,第一应更新信息技术教师的理念。
讲授信息技术课程的教师自身必须对计算思维有充分的理解,具有创新教育教学方法,能融会贯通计算科学知识,分析计算科学思维的过程、方法和方式,并具有较强的将计算科学思维方法的讲解溶入信息技术课程教学过程中的能力,尤其是对青年教师,应使他们具备较强的计算思维能力,对一般问题具有设计算法和优化算法的能力,具备开设综合运用各种设计理论内容的系统设计、设计方法学等课程的能力,同时还应该具有在教学过程中主动为学习活动设置符合学生计算思维能力和创新思维培养的教学内容,引导学生进行计算思维,积极为学生创新能力的培养创造条件的能力。
(二)改变陈旧的教学方式
有效的教学方式方法对计算思维的培养起着至关重要的作用,因此贯彻创新思维这一教学目标之前,教师审慎地探索其教学策略是重要且有益的,我们应当将计算思维有效地融入每一堂课之中。从计算思维的角度来阐述计算机科学与技术方法论,以帮助学生培养自己严谨的抽象思维能力,使计算思维的精髓融入分析问题和解决问题的学习和实践过程中,从而使学生真正理解并掌握计算思维的方式,并能够站在计算思维的高度来对待各种问题,最终将计算思维真正融入其各项活动中,与工作生活形成一个整体。同时信息技术学科是在挑战问题、解决问题的过程中不断得到发展的,计算思维能力也要通过各种实践实验教学环节,不断拓展对计算思维的理解和认识,在分析问题和解决问题的实践当中得到充实和提高。
1.打破思维定势,进行思维训练
教学可从模仿开始,一些经典的方法和思维具有先入为主的优势。但我们也要告诫学生,不要墨守成规,解决问题的方法可以使多种多样的,在教学中,我们应尽量采用一题多解的方式,拓展学生的思路。
2.让学生在实践中学会抽象与提炼,为学生提供机会用他们已有的知识和技巧解决新的未知问题。
3.设计专门的计算思维培养活动
在教学中采取多种方式,可采取研究性学习等方式,培养学生的计算思维能力。
4.借助一些特殊的教学平台
如Scratch(思客)软件,一款非常适合中小学生培养计算思维的平台,Scratch是 MIT(麻省理工学院)开发的一款新的程序设计高级语言,可以让每一个学生动手创意和设计自己的互动故事、游戏、音乐和美术作品。
(三)创造积极的校园文化
我们除了应在课堂上注重学生计算思维的培养,还应该关注学生的课外实践。学校应组织多种形式的科技创新活动,创建良好的校园文化,开阔学生的思维视野,让学生了解相关的主流技术,为学生提供参与科研、接触社会、增长才干的广阔舞台,培养学生的系统开发实践、技术研究与认知能力,将有关抽象表达与自动执行的计算机思维的概念予以体现,提高其综合素质。
从现代学习心理学理论来看,思维的发展是一种富情境化的过程,脱离了真实情境的“说教式”教育就很难实现学生思维能力的迁移。为了促进计算思维的学习迁移,教学活动就不应只停留于知识的讲解和技能的操练上,同样还需要创设隐含计算方法的、与学生生活学习相类似的学习情景,引导学生在其中发现计算问题,应用计算方法解决问题,将计算思维迁移于真实的问题情景中,并逐步完善这种思维方式。
在信息技术发展日新月异的今天,显性的信息技术工具直接改变着人们的外在行为,同时隐性的技术思想潜在地重构着人们的内在思维。生活于其中的每一位社会成员都有必要掌握信息技术工具的应用方法,也需要理解信息技术的内在特点,提高个人在信息化社会中的自我调节能力。因此,作为发展信息素养重要途径的信息技术课程,在关注学生信息技术知识与技能学习时,也要明确信息技术思想方法的本质特征,发展学生在信息化社会独特的思维方式—计算思维。