計(jì)算思維在初中信息技術(shù)教學(xué)中的實(shí)踐探究

【摘

要】建設(shè)數(shù)字中國需要合格的數(shù)字公民，《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》指出，要培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)的思考方式去思考問題，用計(jì)算思維的方式去解決問題，初步掌握計(jì)算機(jī)建模的信息知識(shí)。信息技術(shù)教學(xué)其本質(zhì)是培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代化、信息化思維，并利用這種思維解決問題，這種思維就是計(jì)算思維?！娟P(guān)鍵詞】計(jì)算思維;初中信息技術(shù);課堂教學(xué)計(jì)算思維有設(shè)計(jì)思維、問題解決性思維和可視化計(jì)算機(jī)思維等多種思維，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是信息技術(shù)課堂教學(xué)的重要目標(biāo)。在目前初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師要重點(diǎn)給學(xué)生講解，如何利用信息技術(shù)去解決生活中的實(shí)際問題，以擴(kuò)大信息技術(shù)的應(yīng)用范圍。一、初中信息技術(shù)中培養(yǎng)計(jì)算思維的意義計(jì)算思維是一種使用計(jì)算科學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、求解問題理解人類行為的方式，在教學(xué)中通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)式等方式來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，能夠更好地提高信息技術(shù)課程教學(xué)的效果。通常情況下，計(jì)算思維在初中信息技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐中的作用有以下幾點(diǎn)。（1）可以讓學(xué)生更加關(guān)注信息技術(shù)，在初中信息技術(shù)教學(xué)中，老師要樹立全新的教學(xué)理念，制訂完善的教學(xué)方案，在其中滲透計(jì)算機(jī)思維以帶動(dòng)學(xué)生關(guān)注信息技術(shù)，充分體現(xiàn)計(jì)算思維的優(yōu)勢(shì)，從而提高課程實(shí)踐的效率。（2）帶動(dòng)學(xué)生思考人與信息技術(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算機(jī)運(yùn)算要遵循特定的數(shù)學(xué)法則，在初中信息技術(shù)課程教學(xué)中，引用計(jì)算思維不僅能夠讓學(xué)生主動(dòng)思考人與信息技術(shù)之間的關(guān)系，為學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的方法和思路，同時(shí)還可以極大地豐富教學(xué)內(nèi)容，以提高教學(xué)質(zhì)量。（3）提高程序教學(xué)的質(zhì)量，在教學(xué)中融入計(jì)算思維，可以優(yōu)化教學(xué)效果，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高算法和程序設(shè)計(jì)的地位，保證程序設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量。程序設(shè)計(jì)是信息技術(shù)課程中的重要內(nèi)容，在其中滲透計(jì)算思維，能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握程序設(shè)計(jì)的知識(shí)，并提高其知識(shí)應(yīng)用能力。二、初中信息技術(shù)課程中培養(yǎng)計(jì)算思維的原則（一）創(chuàng)新教學(xué)方法原則在初中信息技術(shù)教學(xué)中，想要提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，提升其信息技術(shù)使用能力，老師就要對(duì)學(xué)生的思維方式和思維能力進(jìn)行有效的引導(dǎo)，培養(yǎng)其良好的計(jì)算思維能力，以更好地提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。老師要樹立起全新的教學(xué)理念，將傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S啟迪，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)良好的問題意識(shí)。教師要豐富教學(xué)的方式，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、探究式教學(xué)為主，更加突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，培養(yǎng)其良好的計(jì)算思維能力。（二）整合教學(xué)內(nèi)容原則初中信息技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容比較多，包括信息收集歸納、信息需求分析、信息技術(shù)選擇、信息數(shù)據(jù)加工呈現(xiàn)、新技術(shù)應(yīng)用等，所以教師要搭配綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐活動(dòng)，以更好地整合教學(xué)內(nèi)容。比如智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)、個(gè)性學(xué)習(xí)項(xiàng)目的制訂等，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)，讓學(xué)生能夠?qū)W以致用。（三）注重程序思維訓(xùn)練原則在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師可以使用VB高級(jí)語言向?qū)W生講解程序設(shè)計(jì)的知識(shí)，幫助學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，通過程序知識(shí)和思維的學(xué)習(xí)更好地提高學(xué)生的計(jì)算思維。程序的三種典型結(jié)構(gòu)也能讓學(xué)生依照合理的結(jié)構(gòu)、規(guī)范、順序來探求問題解決的方式方法，從而讓其計(jì)算思維能夠向合理的方向發(fā)展。（四）強(qiáng)化系統(tǒng)思維訓(xùn)練原則初中信息技術(shù)教學(xué)中的部分內(nèi)容，能夠很好地表現(xiàn)出計(jì)算思維的系統(tǒng)觀，如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多媒體作品集成等。在問題的解決中，系統(tǒng)思維屬于高階思維，需要學(xué)生具備良好的思維能力。系統(tǒng)性的信息技術(shù)知識(shí)，更加側(cè)重于技術(shù)性和可視化，所以教師要引導(dǎo)學(xué)生去了解信息技術(shù)的內(nèi)涵，掌握信息技術(shù)的原理，能夠熟練完成信息技術(shù)的相關(guān)實(shí)踐操作，在實(shí)踐完成之后，教師要突出計(jì)算思維的重要性，以更好地提升初中信息技術(shù)教學(xué)的質(zhì)量和效果，要對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行有效拓展，從而更好地完成系統(tǒng)部件的協(xié)同工作。三、計(jì)算思維在初中信息技術(shù)教學(xué)中的實(shí)踐策略（一）在游戲中體驗(yàn)計(jì)算思維游戲化設(shè)計(jì)思維并不是設(shè)計(jì)游戲，游戲化思維是用游戲的模式給學(xué)生帶來更多的信息化教學(xué)體驗(yàn)。游戲化設(shè)計(jì)思維的引入，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和學(xué)習(xí)動(dòng)力，可以幫助學(xué)生掌握更多知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)力，培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)態(tài)度和對(duì)信息技術(shù)教學(xué)深度理解和認(rèn)知，進(jìn)而促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生主動(dòng)參與設(shè)計(jì)的全過程，這種過程參與也有助于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。例如，在蘇科版八年級(jí)設(shè)計(jì)與制作動(dòng)畫章節(jié)的教學(xué)中，教師介紹多個(gè)動(dòng)畫類型，如何設(shè)計(jì)富有時(shí)代意義、內(nèi)容豐富的動(dòng)畫？如何學(xué)習(xí)引導(dǎo)層動(dòng)畫？如何將這些動(dòng)畫繪畫的類型綜合應(yīng)用在一個(gè)人物或者多個(gè)動(dòng)物、多個(gè)人物的身上，去規(guī)劃設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出有趣味性的故事場(chǎng)景、動(dòng)畫場(chǎng)面，并結(jié)合這類故事場(chǎng)景，創(chuàng)設(shè)出小游戲的活動(dòng)畫面，以此來提高學(xué)生創(chuàng)造的積極性。但是有的學(xué)生創(chuàng)作出來的作品質(zhì)量不好，未能展現(xiàn)出動(dòng)靜結(jié)合的特性。故事圍繞著一般的對(duì)象，在圖畫上有人物跳動(dòng)、擺動(dòng)，有的對(duì)象之間沒有配合，也會(huì)缺少融合性動(dòng)感。在動(dòng)畫中，多種人物要素相互交叉碰撞，這是目前動(dòng)畫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處，最突出就是在基本設(shè)計(jì)上都是圍繞整個(gè)時(shí)間軸來聯(lián)系不同的動(dòng)畫要素，并且確定這些要素之間關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此使學(xué)生計(jì)算思維得以提升，在設(shè)計(jì)動(dòng)畫圖形時(shí)，引入三步法分散步驟來深度思考，進(jìn)而繪制出合理的動(dòng)畫圖片，讓學(xué)生感受到計(jì)算思維的魅力，尋找問題處理的合理方法。通過瀏覽一些素材，進(jìn)而幫助學(xué)生選擇最佳的人物形象，構(gòu)建情形，使用一句簡(jiǎn)單的話去描述這個(gè)故事的情景，之后分析劇情，再羅列出劇情中人物的形象，這樣能夠便于描述圖表。按照人物出場(chǎng)順序再找個(gè)故事開展時(shí)間場(chǎng)景，故事情節(jié)軸上展現(xiàn)不同畫面，綜合動(dòng)畫中人物和動(dòng)物的對(duì)象，動(dòng)畫類型比較復(fù)雜，這也是動(dòng)畫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處。故事開始時(shí)，在故事場(chǎng)景中有男孩、蘑菇、花，這些都是在場(chǎng)景中展現(xiàn)的，及男孩停下來走到一個(gè)地方，在場(chǎng)景中花和蘑菇的藏身地點(diǎn)都基本類似。男孩停留的時(shí)間多少與蘑菇、花消失時(shí)間也要吻合，在這個(gè)時(shí)間軸上能夠一一對(duì)應(yīng)起來。（二）在問題解決中形成計(jì)算思維問題處理的思考方式是指以目前現(xiàn)實(shí)中的問題作為解決處理突破口，來展開分析，教師在信息處理課堂上，設(shè)置問題處理關(guān)鍵點(diǎn)，以解決問題作為突破口，帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。問題處理解決也是目前計(jì)算思維的核心要點(diǎn)，采用問題處理的方式，可以在解決中制造更多懸疑性的問題，提高學(xué)生問題處理的成效和質(zhì)量，可快速吸引學(xué)生關(guān)注，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考。例如，講解一些優(yōu)秀案例給學(xué)生，能夠給學(xué)生帶來思維的拓展和沖擊，也可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。例如，講述機(jī)器人行走的信息課程片段中，機(jī)器人從左到右一起去出發(fā)，能夠避開障礙進(jìn)入異側(cè)停車場(chǎng)上，編制程序，首先需要先規(guī)劃路線，之后再拿出教學(xué)方案小組進(jìn)行商議，畫出機(jī)器人行走實(shí)際路線圖。教師為學(xué)生創(chuàng)造更好的教學(xué)場(chǎng)景，能夠創(chuàng)造一個(gè)復(fù)雜問題環(huán)境，校車停在停車場(chǎng)上，小車沒有自動(dòng)避讓功能，為避讓，需要學(xué)生先給小車規(guī)劃好路線，同時(shí)在規(guī)劃設(shè)計(jì)路線時(shí)，一般會(huì)讓小車直立前行，過障礙物之后，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)90度，停車場(chǎng)區(qū)域內(nèi)下方，之后，再次左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)到90度，直至到停車場(chǎng)停車區(qū)。此路線小車需要完成5步，個(gè)別學(xué)生在選擇小車行駛到同側(cè)停車場(chǎng)，然后直角拐彎，轉(zhuǎn)至另一側(cè)停車區(qū)，此路線需要小車走上三個(gè)步驟。站在學(xué)生解決日常生活問題的角度上來講，讓學(xué)生們自主看待問題處理方案，在問題分析上與方案構(gòu)建上沒有不同，最后會(huì)影響到問題解決處理的思路。（三）在問題解決中運(yùn)用計(jì)算思維用計(jì)算思維方式來分析目前生活中遇到的問題，從而構(gòu)建計(jì)算機(jī)模型，使問題能夠得到更快的解決。模型構(gòu)建是信息構(gòu)架與仿真相結(jié)合的一種概念，為了更加直接去理解某事物，對(duì)該事物作抽象，必要時(shí)還需要自定義，構(gòu)建合理的模型。例如，在講解信息技術(shù)基礎(chǔ)中的信息獲取這一堂課時(shí)，要給學(xué)生引入一個(gè)日常生活的例子，如海水受到月亮的引力而發(fā)生早潮的現(xiàn)象，也就是潮汐。一般狀況下，船行駛近至碼頭，靠近碼頭，泄洪或落潮后，船在靠近港口時(shí)要留不小的安全間隙，這樣才能夠避免輪船擱淺。教師在問題中詢問學(xué)生，輪船在哪一天、哪個(gè)時(shí)間段可以靠近港口，教師給學(xué)生講課時(shí)，要針對(duì)實(shí)際問題采用分析，教師引導(dǎo)學(xué)生分析問題，采用計(jì)算思路分析，在一天中，哪個(gè)時(shí)間段，輪船可以靠近港口，哪個(gè)時(shí)間段輪船行駛是安全的，哪個(gè)時(shí)間是安全的間隙，以及著重研究分析潮漲潮落的規(guī)律。借助數(shù)據(jù)技術(shù)來建立函數(shù)，教師進(jìn)一步搜集數(shù)據(jù)之后，讓學(xué)生通過計(jì)算機(jī)以一天中的時(shí)間段作為橫坐標(biāo)，水深作為縱坐標(biāo)來畫出一個(gè)曲線，讓學(xué)生深度思考，采用小組合作的方式來探究，寫出合適的函數(shù)，利用計(jì)算機(jī)來求解，學(xué)生在課堂上積極學(xué)習(xí)，積極參與進(jìn)來，用這種方法能夠顯著地促使學(xué)生面對(duì)生活中的現(xiàn)象會(huì)多思考一下，為什么是這樣的，懂得利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的同時(shí)，能夠深入分析生活中的信息。教師在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)時(shí)，就可以結(jié)合目前教材中的內(nèi)容，引入一些生活實(shí)際問題，通過建模的方式來深度分析實(shí)際問題，鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維。在日常生活中和人們學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)期間和知識(shí)應(yīng)用中都要深度反思，認(rèn)識(shí)到目前習(xí)題計(jì)算錯(cuò)誤的真正原因，也通過學(xué)習(xí)計(jì)算思維，通過糾錯(cuò)、冗余的方式來處理日常生活中存在的問題，在最壞的狀況下，預(yù)防和保護(hù)。目前，學(xué)習(xí)與知識(shí)應(yīng)用同步，教師引導(dǎo)學(xué)生采用啟發(fā)思維解答問題，科學(xué)規(guī)劃學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間，教師給學(xué)生預(yù)留更多的想象空間，有效解決日常問題，存儲(chǔ)更多的知識(shí)，以及掌握更多的問題解決技能。學(xué)生要認(rèn)真認(rèn)識(shí)到自己的思維，可以處理日常生活或者是學(xué)習(xí)中的問題，不斷拓寬自己解決問題思維的范圍，掌握更多解決問題的技巧。在班內(nèi)管理事務(wù)中，班委成員帶領(lǐng)學(xué)生去打掃教室，學(xué)生去執(zhí)行，制訂學(xué)生的工作量，也是一種計(jì)算過程，同時(shí)學(xué)生在超市購物，采用最佳的折扣優(yōu)惠，知道所有商品價(jià)格信息之后，再選擇最佳購物策略，進(jìn)行合理的價(jià)格計(jì)算，能夠享受到最大的優(yōu)惠，在線算法，也是一類