初中信息技术教学中提高学生计算思维能力的策略

时间：2024-05-08

陈修娟

[摘要]新课程改革强调，信息技术教学应重视对学生计算思维能力的培养。在初中信息技术教学中，教师可通过游戏化教学、生活化教学、发现式教学培养学生的计算思维能力，为培养创新型人才打下基础。

[关键词]初中;信息技术教学;计算思维能力

[中图分类号] G633.67 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2021）15-0028-02

计算思维作为信息技术学科核心素养被列入课程标准。信息技术教学作为培养学生计算思维的重要途径，应当顺应时代趋势，改变技术化取向，注重培养学生利用计算思维解决问题的能力，提高学生的信息技术学科核心素养，使学生能更好地适应当今社会。

一、在游戏化教学中培养学生的计算思维能力

建构主义学习理论认为，学习者是主动的知识建构者，不是被动的信息接受者;学习的过程是学习者探究的过程。学习者通过重组、综合、转换、改造头脑中已经掌握的知识经验来阐释新事物、新现象、新信息、新问题，最终生成属于个人独有的意义。游戏化教学提倡学习者在教师提供的建构知识环境中主动运用自己已有的知识去解决游戏过程中遇到的问题，游戏过程需要自控力，需要社会经验的融合。建构主义学习理论中所描述的学习者行为与游戏化教学中所描述的学习者行为一致，所以基于建构主义学习理论的游戏化教学方式在教学中具有重要的实践意义。

胡卫平教授在《科学思维培育学》一书中指出，在思维培育教学中，宜采取游戏的方式进行教学，因为在宽松的游戏氛围中学生敢于大胆猜测、多向发散思维，最大限度地发挥想象力，从而能有效培养学生的创造性思维能力。

笔者在教学中将游戏化教学方式与计算思维能力的培养结合起来，实践证明游戏化教学有助于提高学生的计算思维能力。

[教学章节]苏教版信息技术七年级第3章第2节第3课时《排序》。

[教学环节]自主探究。

[教师活动]对学生说：同学们，接下来我们来进行“快乐寻宝”游戏，游戏包括三个关卡。关卡一，将“学生健康体质测试表”中的所有记录按照“姓名”字段从小到大排序，并记下排序后的第一行同学的“体重”数值，该“体重”数值作为打开寻宝大门的第一把密钥。关卡二，将“期中检测成绩表”中的所有记录按照“总分”从大到小排序，“总分”相同的按照“语文”从大到小排序，“语文”相同的按照“数学”从大到小来排序，记下最终排序后的第十行同学的“考试号”数值，该“考试号”数值作为打开寻宝大门的第二把密钥。关卡三，将关卡一和关卡二中所记录下来的两个数值连接起来，所形成的数字串就是打开寻宝大门的最终密钥。

[学生活动]按照关卡要求开始闯关，可以参考微视频、学案、书本等查找闯关方法，如遇到自己无法解决的困难可以小组讨论或向老师求助。

[设计意图]将传统的教师单方面讲授转为“玩游戏—比较游戏结果—对结果进行分析总结”的学习方法，将启发式推理、分解解决任务、约简和转化任务、关注点分离等计算思维方法渗透到游戏探究过程中，提高学生解决问题的能力。

本节课的教学内容为数据的排序操作，该环节在设计过程中采取了关注点分离，抽象和分解处理任务，仿真解决抽象问题，约简、嵌入和转化任务及启发式推理等计算思维方法，将枯燥的单方面的知识传授转为游戏化教学。学生在掌握本课内容的同时，提高了学习的兴趣，锻炼了各种计算思维能力，教学效率也较高。

二、在生活化教学中培养学生的计算思维能力

“教育准备说”理论认为，教育是生活的过程，而不是将来生活的准备。建构主义学习理论认为，教学应让学生从生活中、从各种活动中进行学习，通过与生活实际相联系，获得直接经验，主动地进行学习。单纯通过教师说教或从书本中学习，学生将会失去学习的兴趣。李艺、张义兵提出的信息技术教育的双本体观认为，信息技术教育是大众文化取向的部分与技术取向的部分的复合物。

生活化教学倡导信息技术教学要与现实生活紧密结合，而作为方法论的计算思维正是用来解决现实生活中所遇到的问题的，所以开展生活化教学，有利于培养学生的计算思维能力。

笔者在一节市级公开课中使用了生活化教学的方法，下面是该节公开课的教学片段。

[教学章节]苏教版信息技术八年级第4章第2节第1课时《算法的概念》。

[教学环节]情境导入。

[教师活动]对学生说：同学们，老师今天早上从家驱车来到贵校和大家一起学习，请大家帮助老师分析一下选择什么样的行驶路线最为便捷。

[学生活动]思考并说出可以使用手机或车载导航系统等方法。

[教师活动]对学生说：对，接下来我们就借助导航系统来研究一下行驶路线（出示导航路线图）。我们不难发现驾车路线指南提示有六种方法可选，分别是推荐路线、时间优先、少收费、躲避拥堵、不走高速、高速优先，我们可以根据自己的需要选择合适的方法。在用计算机编程解决问题时也一样，解决同一个问题可以有许多种不同的计算思想和方法，我们把这些用于解决问题的计算思想和方法称为算法。当然，每种算法的工作效率也大不相同，算法的优劣直接影响所编程序的质量，所以算法是程序的灵魂。今天我们就一起来认识“算法”。

[设计意图]用身边生活中的事例来引出课题，并形象地說明计算思维的实用性。

上述教学环节以生活中常见的“导航选路”为切入点，引出本节课的主题——算法的概念，整个环节紧扣生活实际，将课本内容生活化，让学生从生活中直接获取经验，并使其体会到计算思维在解决实际生活问题时的实用性和重要性。

三、在发现式教学中培养学生的计算思维能力

发现式学习理论认为：学习是学习者的事情，学习的过程是学习者通过已学知识经验对所学知识主动认知的过程。基于计算思维培养的发现式教学是将计算思维贯穿于整堂课，渗透到所有的教学环节中，主张学生独立思考、自己发现问题、自己解决问题并得出结论的一种教学方法。它摒弃以往的讲授式教学方式，主张学生通过仔细观察，利用外部環境进行知识建构。学生在教师的引导和启发下，结合计算思维去发现问题、探究问题、解决问题，并将这种思维方式内化于心，潜移默化地运用在实际生活和学习中。

下面通过实际教学中的一个案例来阐述如何通过发现式教学提高学生的计算思维能力。

[教学章节]苏教版信息技术八年级第1章第3节第2课时《引导层》。

[教学环节1]情境导入。

[教师活动]对学生说：请同学们分别打开“苹果垂直掉落”动画和“愤怒的小鸟”游戏视频，对比两个动画中对象运动的轨迹，你们发现了什么？

[学生活动]仔细观察两个动画，寻找两种不同的运动方式，回答出直线运动和曲线运动。

[教师活动]对学生说：对，在前面几节课中，我们介绍了制作直线运动的方法，但是在现实生活中，不可能所有的物体都做直线运动，刚才大家看到的第二个动画视频中的小鸟，就是沿着曲线运动而绕过障碍物的。那么曲线运动是如何产生的？曲线运动是沿着什么样的路径展开的？曲线运动和直线运动有无联系？

[学生活动]思考曲线运动路径展开后的状态，结合课本和学案，探索并发现解决方案。

[设计意图]让学生在教师的引导和启发下，通过自身的观察发现问题所在，并尝试使用仿真解决抽象问题及转化任务的计算思维来解决问题。

[教学环节2]自主探究。

[教师活动]准备一根绳子，先拉直，然后让一个学生拉动绳子上的某个点，再让这个学生拉动绳子上的多个点，请学生们观察这一现象，说出自己发现的规律，并思考如何在Flash软件中实现曲线运动。

[学生活动]仔细观察并说出所发现的规律：假设绳子上有无数个点，任意拉一点到直线之外，实现折线效果，如果连续拉动多个点到直线外，就实现了曲线效果，其实每个点相当于动画中的每个帧，通过连续帧的方式可以将直线运动转化为曲线运动，可以采用补间动画来实现。

[设计意图]使学生在观察发现中真正体会到递推算法思想在动画制作过程中的运用。