計算思維在初中信息技術(shù)教學(xué)中的實踐探究

【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)會用計算機的思考方式去思考問題，用計算思維的方式去解決問題，初步掌握計算機建模的信息知識。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，這種思維就是計算思維?！娟P(guān)鍵詞】計算思維;初中信息技術(shù);課堂教學(xué)計算思維有設(shè)計思維、問題解決性思維和可視化計算機思維等多種思維，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維是信息技術(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，教師要重點給學(xué)生講解，如何利用信息技術(shù)去解決生活中的實際問題，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)計算思維的意義計算思維是一種使用計算科學(xué)技術(shù)設(shè)計系統(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)動式、實驗教學(xué)式等方式來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，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，計算思維在初中信息技術(shù)課程教學(xué)實踐中的作用有以下幾點。（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，在其中滲透計算機思維以帶動學(xué)生關(guān)注信息技術(shù)，充分體現(xiàn)計算思維的優(yōu)勢，從而提高課程實踐的效率。（2）帶動學(xué)生思考人與信息技術(shù)之間的關(guān)系，計算機運算要遵循特定的數(shù)學(xué)法則，在初中信息技術(shù)課程教學(xué)中，引用計算思維不僅能夠讓學(xué)生主動思考人與信息技術(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)計的地位，保證程序設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量。程序設(shè)計是信息技術(shù)課程中的重要內(nèi)容，在其中滲透計算思維，能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握程序設(shè)計的知識，并提高其知識應(yīng)用能力。二、初中信息技術(shù)課程中培養(yǎng)計算思維的原則（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。教師要豐富教學(xué)的方式，以實驗教學(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的實踐活動，以更好地整合教學(xué)內(nèi)容。比如智能機器人的設(shè)計、個性學(xué)習(xí)項目的制訂等，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維意識，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高級語言向?qū)W生講解程序設(shè)計的知識，幫助學(xué)生掌握程序設(shè)計的相關(guān)知識，通過程序知識和思維的學(xué)習(xí)更好地提高學(xué)生的計算思維。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，從而讓其計算思維能夠向合理的方向發(fā)展。（四）強化系統(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)出計算思維的系統(tǒng)觀，如計算機系統(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，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)實踐操作，在實踐完成之后，教師要突出計算思維的重要性，以更好地提升初中信息技術(shù)教學(xué)的質(zhì)量和效果，要對計算思維進(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、計算思維在初中信息技術(shù)教學(xué)中的實踐策略（一）在游戲中體驗計算思維游戲化設(shè)計思維并不是設(shè)計游戲，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。游戲化設(shè)計思維的引入，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和學(xué)習(xí)動力，可以幫助學(xué)生掌握更多知識，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)生主動參與設(shè)計的全過程，這種過程參與也有助于培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。例如，在蘇科版八年級設(shè)計與制作動畫章節(jié)的教學(xué)中，教師介紹多個動畫類型，如何設(shè)計富有時代意義、內(nèi)容豐富的動畫？如何學(xué)習(xí)引導(dǎo)層動畫？如何將這些動畫繪畫的類型綜合應(yīng)用在一個人物或者多個動物、多個人物的身上，去規(guī)劃設(shè)計，創(chuàng)造出有趣味性的故事場景、動畫場面，并結(jié)合這類故事場景，創(chuàng)設(shè)出小游戲的活動畫面，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)出動靜結(jié)合的特性。故事圍繞著一般的對象，在圖畫上有人物跳動、擺動，有的對象之間沒有配合，也會缺少融合性動感。在動畫中，多種人物要素相互交叉碰撞，這是目前動畫設(shè)計的關(guān)鍵之處，最突出就是在基本設(shè)計上都是圍繞整個時間軸來聯(lián)系不同的動畫要素，并且確定這些要素之間關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此使學(xué)生計算思維得以提升，在設(shè)計動畫圖形時，引入三步法分散步驟來深度思考，進(jìn)而繪制出合理的動畫圖片，讓學(xué)生感受到計算思維的魅力，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，使用一句簡單的話去描述這個故事的情景，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。按照人物出場順序再找個故事開展時間場景，故事情節(jié)軸上展現(xiàn)不同畫面，綜合動畫中人物和動物的對象，動畫類型比較復(fù)雜，這也是動畫設(shè)計的關(guān)鍵之處。故事開始時，在故事場景中有男孩、蘑菇、花，這些都是在場景中展現(xiàn)的，及男孩停下來走到一個地方，在場景中花和蘑菇的藏身地點都基本類似。男孩停留的時間多少與蘑菇、花消失時間也要吻合，在這個時間軸上能夠一一對應(yīng)起來。（二）在問題解決中形成計算思維問題處理的思考方式是指以目前現(xiàn)實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，以解決問題作為突破口，帶動學(xué)生學(xué)習(xí)知識點。問題處理解決也是目前計算思維的核心要點，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)生的計算思維。例如，講述機器人行走的信息課程片段中，機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，畫出機器人行走實際路線圖。教師為學(xué)生創(chuàng)造更好的教學(xué)場景，能夠創(chuàng)造一個復(fù)雜問題環(huán)境，校車停在停車場上，小車沒有自動避讓功能，為避讓，需要學(xué)生先給小車規(guī)劃好路線，同時在規(guī)劃設(shè)計路線時，一般會讓小車直立前行，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，直至到停車場停車區(qū)。此路線小車需要完成5步，個別學(xué)生在選擇小車行駛到同側(cè)停車場，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，最后會影響到問題解決處理的思路。（三）在問題解決中運用計算思維用計算思維方式來分析目前生活中遇到的問題，從而構(gòu)建計算機模型，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，對該事物作抽象，必要時還需要自定義，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，要給學(xué)生引入一個日常生活的例子，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、哪個時間段可以靠近港口，教師給學(xué)生講課時，要針對實際問題采用分析，教師引導(dǎo)學(xué)生分析問題，采用計算思路分析，在一天中，哪個時間段，輪船可以靠近港口，哪個時間段輪船行駛是安全的，哪個時間是安全的間隙，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)生通過計算機以一天中的時間段作為橫坐標(biāo)，水深作為縱坐標(biāo)來畫出一個曲線，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)，利用計算機來求解，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)生面對生活中的現(xiàn)象會多思考一下，為什么是這樣的，懂得利用計算機解決實際問題的同時，能夠深入分析生活中的信息。教師在進(jìn)行實踐教學(xué)時，就可以結(jié)合目前教材中的內(nèi)容，引入一些生活實際問題，通過建模的方式來深度分析實際問題，鍛煉學(xué)生的計算思維。在日常生活中和人們學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)期間和知識應(yīng)用中都要深度反思，認(rèn)識到目前習(xí)題計算錯誤的真正原因，也通過學(xué)習(xí)計算思維，通過糾錯、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，存儲更多的知識，以及掌握更多的問題解決技能。學(xué)生要認(rèn)真認(rèn)識到自己的思維，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，也是一種計算過程，同時學(xué)生在超市購物，采用最佳的折扣優(yōu)惠，知道所有商品價格信息之后，再選擇最佳購物策略，進(jìn)行合理的價格計算，能夠享受到最大的優(yōu)惠，在線算法，也是一類