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摘要:計算思維是信息技術學科的重要組成，更是教育學者研究的重要課題之一。教育部明確指出，信息技術教師在教學過程中應善于培養學生的計算思維，促使學生將復雜抽象的問題分解為更簡單的問題，并在相似經驗與問題間建立聯系，同時學會在忽略不相關的細節前提下，正確識別重要的信息，優化分析與思考問題，得出解決方案，最后按照步驟依次解決問題[1]。信息技術教師應該從學生實際情況出發，在教學過程中多方面培養學生的計算思維，激發他們的學習興趣，進而提升學生的信息素養。
關鍵詞:信息技術；課堂教學；計算思維；策略
1引言
在新一輪的課程改革中，明確提出信息技術的核心素養應包含以下四個方面：“信息意識”、“計算思維”、“數字化學習”、“信息社會責任”。其中計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成解決方案的過程中所產生的一系列思維活動[2]。隨著經濟水平的大幅度提升，信息技術實現了快速發展，涌現出很多與信息技術有關的高科技產品。其中，大部分產品與技術和人類的思維有著緊密聯系。因此，在教學中培養學生思維能力變得越來越重要。計算思維是人類分析問題和解決問題的重要方式。信息技術作為培養學生信息素養與綜合素質的重要學科，肩負著培養學生計算思維、促使學生學會基于理性角度歸納解決問題的方式、提高他們學習的效率和質量、實現預期課程目標的重任。
2培養方法
2.1搭建解決問題橋梁。人們對于熟悉的事物往往比較容易理解和掌握。在講解新知識時，教師應多從生活中去尋找與計算機解決問題之間的關聯，近而搭建它們之間的橋梁，幫助學生分析理解現實問題如何轉換為應用計算機來解決問題的步驟和方法。中學生對生活中的一些事物已經有了自己的固定思維模式，適當地引導并合理地加以運用，對培養學生的計算思維可以起到積極的指導作用[3]。下面以取款機取錢為例[4]，介紹學習算法的基本結構時，教師如何課堂上引導學生積極思考。首先，在非常順利的取款情況下，可作出如圖1所示的流程圖。這種按照順序執行的方法，即為順序結構。然后，繼續引導學生思考：以上的步驟能否隨便調換？能否反順序執行？最后得出的結論是：不能。順序結構的特點就是只能按照順序來執行，不能改變順序。人們日常取款時，有沒有遇到密碼出錯的情況？如果有，則取款機是依據什么來判定的？從而引出選擇結構：這是一種根據給定條件進行判斷的結構[5]。對這個例子，可引導學生作出如圖2所示的流程圖。繼續引導學生思考：密碼是否正確地選擇時，菱形框的兩邊能不能同時執行？答案顯而易見是不可以的，只能選擇其中的一種。人們在取款的過程中，除了出現以上的情況外，還可能出現以下意外：輸入的金額太大；輸入的金額不是取款機上指定的整數；取款機上沒有錢了等，以此引出第三種結構：循環結構，即一種重復某一部分操作的結構。然后引導學生在選擇結構的基礎上完善如圖3所示的流程圖。這樣的引導對于提高學生的自信心和成就感起到積極性的作用。在學生較熟練地掌握三種基本算法結構之后，可以適當地提升類似問題的難度，如考試成績的等級劃分屬于哪種算法結構。最終學生們發現要解決的問題本質是一樣的。因此，接下來學生能夠舉一反三地把這三種算法應用到其他的生活中。這種搭建現實與計算機解決問題的方法對培養學生的計算思維具有一定的鍛煉和提升作用。
2.2項目引導分析。為了防止學生在學習中產生枯燥感而影響課堂教學效率，教師在備課階段應充分考慮學生學習興趣與理解能力。恰當的項目設計，適當的項目引導，對培養學生的計算思維具有一定的作用。在設計項目中要選擇貼近日常生活并且是學生所能夠理解的案例，有針對性、目的性地引導學生學習章節中的重、難點[6]。通過項目問題的提出，適當地展開分析討論，設計思路，強化拓展，將其應用到其它類似的問題中。通過項目案例的實施與實現，學生的計算思維能力將得到一定的鍛煉和提升。例如，在引導學生學習數據的圖形化表示時，可以給學生設計項目：“網絡安全”。課前利用umu平臺制作問卷調查，內容為“中學生網絡安全行為問卷調查”，如圖4所示。這個作為他們上課前對網絡安全的初步考查。這些數據在課堂中以小項目的形式展開。在導入部分，教師圍繞總項目的網絡安全引用了兩個視頻——“高考志愿被篡改”和“手機丟失資金被盜的新聞報道”引出共勉——網絡安全與我們生活息息相關。接著展示課前問卷調查數據引出本課主題：在Excel中，利用圖表可以將數據可視化，能更形象、直觀地表達數據。圍繞網絡安全這個總項目，把它分解成三個小項目：（1）對比班級學生收到獲獎短信處理方式的人數；（2）分析班級學生在網絡上上填寫個人信息真實度的比例情況；（3）分析班級學生一周的上網趨勢。圖表的創建是通過調用圖表向導再按照步驟來創建和設置圖表屬性[7]。如果只是為了創建圖表，大部分學生只要參照課本步驟操作就可以完成。但在教學中如何引導學生針對不同類型的數據，得到直觀、合適的結果。這就需要采用不同類型的圖表，需要在思維上適當地引導和啟發[7]。在實踐中常常遇到學生選擇的圖表類型與要求不相符，此時是重新制作圖表還是可以直接修改圖表？如果能直接修改，是不是可以達到預期的效果？在這個項目中教師可以引導學生針對這些問題進行分組探究。通過老師的引導和學生的探究發現可以通過修改圖表的屬性來解決這一問題。修改完后有沒有新的問題出現？如圖表的標題不對，或者數據不對，能不能用剛才修改圖表屬性的方法或者設置圖表向導的方法來完成修改？在整個項目的實施過程中，教師可以不斷地拋出新問題，引導學生思考：對于學生一周的上網趨勢，為什么不適合用柱形圖？如果遇到類似的數據，如不同年齡段的身高，有什么變化特征？這個變化特征適合用哪種圖表來表示？通過一系列的思考和操作后，能夠將不同圖表的應用范而推廣到生活中，從而增強利用信息技術解決實際問題的能力，讓所學知識更好地服務于生活。在信息技術課堂教學中，合理的項目設計、正確的教師引導對學生提升計算思維起到了重要作用。
2.3創新實踐教學。只有創新型的課堂，才能更有力地促進學生的計算思維能力的發展。信息技術課堂中要讓學生不只是學會基礎知識和基本技能，還應培養他們學會信息技術的學習方法。對于技術的學習和應用只是一種方式，而教學的核心是培養計算思維能力[8]。以物聯網相關知識為例，該章節知識內容較為抽象，教師在教學過程中僅借助機房無法完整地為學生演示，而學生也只能掌握淺層次的知識和操作技能，難以實現系統學習。信息技術教師可以運用Micro:bit為學生設置任務，引領學生采取小組合作學習與自主思考方式分析與解決問題，最后解決問題，強化學生思維能力。在具體教學中可從以下方面著手：首先制定教學目標并基于此建立物聯網技術學習模型。學生主動學習的重要因素是興趣。Micro:bit最為顯著的優勢為模塊拼接編程與可視化操作。教師可充分利用上述兩點優勢巧用Micro:bit將枯燥單一的教學轉為生動有趣的教學，使學生在理解和掌握知識以及與其他人溝通交流時強化計算思維能力。其次借助Micro:bit模塊化思維實現探究學習。信息技術教師可待學生提出疑惑后指導他們深入思考，如該以哪種形式在界面隨機出現地鼠、點擊分數后該如何計算、出現何種情況點擊地鼠等。信息技術在教學體系中可適當引入競爭，激發學生參與的積極性。教師在學生相互交流時須明確規劃時間，但要保證學生獨立自主地思考，教師也須適當參與其中并結合任務制定目標，引領學生明確任務關鍵點后使其在腦海中形成相對抽象的知識概念，并產生運用Micro:bit開展實踐心理。此外，信息技術教師可指導學生將問題分為多個小問題，再以單獨模塊體現并形成多個清晰小模塊。該方式的優勢在于指導學生解決問題。教師需在此過程中積極鼓勵學生采取模塊化方式實現系統功能，再挖尋不同模塊問題對應的關鍵性因素及模塊間的聯系。最后引導學生開展實踐驗證運用模塊化方式取得結果，不斷強化學生計算思維能力。
2.4優化課堂教學形式。任何課程教師如果設置的情境過于枯燥單一，則無法激發學生學習興趣及實現預期課程目標。教師在具體授課中可適當豐富情境，啟發學生思維與智慧。事實上，課程在每個階段均在不同重點體現計算思維，但大部分信息技術會潛意識忽略這一想法。如果教師在教學過程中刻意強化學生此方面能力，只會加重課堂教學的突兀感。對此，教師可適當創設有趣情境，引領學生參與其中。不同學生在情境介紹中的切入點不同。正因不同切入點有利于學生形成發散思維，為培養學生計算思維奠定堅實基礎。例如在學習搭建救援機器人知識時，教師為學生設計“走迷宮”情境，首先要分解。計算思維首要步驟即將問題劃分為多個較細且可管理的問題，便于學生尋找解決復雜問題方式[9]。機器人走出迷宮須經歷較為復雜的過程，更會面對多種情況，根據任務需求指導學生分解機器人可能在迷宮中的遇到情況。分解任務后難度大幅度降低。整個學習氛圍濃烈，學生探究欲望強。其次是模式識別。該模式即尋找分解后的若干小問題中存在的不同之處。對此，教師讓學生蒙上雙眼走迷宮，借此發現人和機器人走迷宮的不同之處。學生在此過程中會發現人會通過雙手摸索尋找出口；對于機器人，可為其裝置紅外避障傳感器感知周圍環境。然后在模式歸納與算法設計方面，教師可指導學生分解機器人在走迷宮時該采取哪種方式，強化學生計算思維意識。最后讓學生計算哪組機器人走出迷宮時間最短，進而得知機器人走迷宮最佳策略。通過為學生創設機器人走迷宮情境促使學生強化計算思維，提升運用信息技術分析抽象問題的能力。
3結束語
計算思維是學生終身發展不可缺少的思維形式，更是適應信息時代的重要技能。信息技術應充分重視計算思維對學生未來發展的重要性和必要性，在日常教學中結合學生學情制定科學合理的教學方案，使學生形成良好的思維模式與分析問題、解決問題能力，提高信息技術教學質量，為終身發展做好鋪墊。
作者:魏麗瓊 單位:福建省莆田第三中學
