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基于学科核心素养下计算思维能力的培养

发表时间：2021/5/20 来源：《教学与研究》2021年4月下作者：汤怀忠

[导读] 计算思维是初中信息技术学科核心素养之一。在日常教学过程中，信息技术教师必须结合实际情况，运用合适的教学手段，挖掘课程中蕴含计算思维的教学内容，注重培养学生的计算思维，从而促进学生信息素养的提升。

江苏省扬州市邗江区美琪学校汤怀忠 225009

摘要：计算思维是初中信息技术学科核心素养之一。在日常教学过程中，信息技术教师必须结合实际情况，运用合适的教学手段，挖掘课程中蕴含计算思维的教学内容，注重培养学生的计算思维，从而促进学生信息素养的提升。
关键词：信息技术教学计算思维
        一、引言
        计算思维是初中信息技术学科核心素养之一。《江苏省义务教育信息技术课程纲要（2017年修订）》（江苏省教育厅，2018；以下简称《指导纲要》）指出义务教育信息技术学科核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等方面。它们是学生在接受信息技术教育过程中逐步形成的信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的综合表现。
        二、计算思维的概念与内涵
        什么是计算思维？美国计算机和信息科学与工程部主任的周以真(Jeannette M.Wing)教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。《普通高中信息技术课程标准（2017 年版）》指出：“计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题、解决方案的过程中产生的一系列思维活动。”[1]可见，计算思维的本质是用计算机等信息技术手段解决问题的思维方式。基于此，计算思维作为信息技术学科的核心素养之一，如何发展学生的计算思维，提高他们利用计算思维解决问题的能力，成为广大教育者们思考和研究的一项重要内容。
        三、计算思维培养的策略与方法
        初中信息技术学科任务就是帮助学生树立良好的信息素养，从而能“适应信息社会的学习、工作和生活”。作为学科核心素养的重要内容，信息技术教师应重视学生“计算思维”能力的培养。笔者将结合初中信息技术教学内容和教学方法来谈谈培养“计算思维”的有效措施。
        1.构建合理的课程结构
        北大附中信息技术特级教师李冬梅认为，中小学信息技术课程教学，需要从学科价值、思维方式的角度去规划设计课程，这样即使不是程序设计的课程也同样能够培养学生的计算思维。可见，即使学生不编写程序，只运用已有的技术和软件工具去解决问题，就会有计算思维的参与过程。计算思维的培养需要学生在实践中亲历学科的思维方式。
        例如：在执教苏科版《初中信息技术（7年级）》中的“图片的获取与加工”一节课时，将教材中第1节的“用数码相机获取图片”与第2节的“图片处理的基本方法”两个知识点进行适当整合。上课前，把数码相机带入网络机房，多角度地帮学生拍些合影。随后，将拍的合影通过数据传输线或读卡器copy到教师机。之后，使用极域电子教室广播刚刚拍摄的合影，并要求学生边欣赏边组间讨论对这些照片的主观感受（由于合影是在室内拍摄，其亮度、对比度、饱和度等都存在一定的缺陷）。最后，自然过渡，布置具体的操作任务。

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这样，学生的积极性很快被调动起来，主动地、全身心地投入到学习中，把信息技术作为获取信息、探究问题、协作解决问题的认知工具，而不是把学习技术作为终极目标。从数码相机拍摄照片、获取照片到发现照片存在的缺陷，思考如何处理修改完善照片，这种接地气的、真实的课程学习内容，容易和学生产生共鸣，并能充分调动学生的积极性，激发学生的学习欲望。
        2.选择合适的教学内容
        初中信息技术课堂教学内容的选择要体现基础性和时代性。《指导纲要》还指出“嵌入学生的已有认知和经历的社会生活，应当充分利用学生生活中的资源、题材和范例组织学生的信息技术学习活动，培养学生运用信息技术解决生活中问题的意识与能力。”可见，教师教学的内容应当恰当，应接近与学生的日常学习生活，这样有助于对学生计算思维能力进行培养。结合学生校园生活、日常学习，与其他学科相联系，使得学生对于信息技术的知识更加感兴趣，从而更加有效地培养学生的计算思维。
        例如：在执教苏科版《初中信息技术（8年级）》中的“动画补间动画”一节课时，以刚刚落下帷幕的初中篮球三人赛为元素，设计了三个教学环节：（1）播放flash动画“弹跳的篮球”，刺激学生的各个感官，吸引学生注意力，让学生通过观摩、实践了解补间动画制作三要素。（2）引入“旋转”、“alpha”值等属性，进一步完善作品，让其更加逼真，贴近学生的日常生活，学生惊讶地说：“是呀！篮球下落过程中的确存在旋转的过程。”（3）设计投篮命中问题任务，再次调动学生的求知欲望。为了促进计算思维的迁移，创设符合现实生活、隐含计算思想和方法的问题情境，引导学生经历问题求解的过程，并迁移至真实的情境中，可以进一步完善思维方式。
        3.设置合理的问题任务
        “学起于思，思源于疑”，任何思维都是从疑开始的，疑问是获得知识的前提条件，有了疑问，才有进一步深入学习的需要，才可能获得新知。[3]通过设置合理的问题任务，引导学生思考、分析解决问题的思路，拓展学生计算思维的意识与能力，以此提高他们运用信息技术知识解决实际问题的能力。在课堂教学过程中时刻注意培养学生的计算思维能力，这将会为他们的终身发展奠定坚实的基础。
        例如，在执教苏科版《初中信息技术（7年级）》中的“数据的排序”一节课时，以学校日常管理中的《一周常规检查评比表》为切入点，设置了计算总分、统计得星班级、排名等若干悬念问题任务，启迪学生积极思考，使学生产生解决问题的自觉倾向。在整个教学过程中，教师以向导身份，引领着学生亲历“发现问题-分析问题-解决问题-发现新问题-再次分析-再次解决”这样螺旋上升的过程，学生的思维活动一直处于高度兴奋状态，从而激起强烈的求知欲，能让学生带着这种迫切的心情投入学习，课堂教学效率自然提高。思考问题、解决任务的背后就是思维训练的过程，不仅锻炼了学生分析问题的能力，还拓展了学生运用计算机解决问题的能力，日积月累，渐渐形成计算思维。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部 . 普通高中信息技术课程标准（2017 年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.
[2]刘向永，周以真，王荣良，等 . 计算思维改变信息技术课程[J].中国信息技术教育,2013(6):5-11.
[3]李晓薇.学起于思思源于疑[EB/OL].