浅谈计算思维在初中信息教学中的培养

孙承志

摘 要： 计算思维是信息技术课程中一项十分重要的培养目标，本文就计算思维的概念入手，探讨培养初中生计算思维的教学方法，并举出一些具体的实例。

关键词： 计算地位;初中信息教学;培养

一、 引言

计算思维是当前社会信息技术教育领域中受到广泛关注和重视的内容。在国外，中小学的信息技术教学十分重视对于学生的计算思维的培养，把其当作是信息技术教学的目标之一。而在国内，教育部门也同样十分重视计算思维培养，2017年7月8日，国务院办公室印发了《新一代人工智能发展规划》，文件中明确提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广”。而编程教育的核心，就是计算思维的培养。在国内外都如此重视计算思维培养的情况下，我们应当以此寻求在信息技术教学中有效培养学生计算思维的方法。

二、 计算思维的概念与内涵

计算思维最早是在2006年由周以真教授在美国计算机权威刊物中提出的，他认为，计算思维就是运用计算机科学的基本概念进行问题的求解、系统设计等等思维活动。通俗地来说，计算思维是通过简略、转换和仿真等方法来把一个看起来比较困难的问题解释成一个可以被人们认知以及被解决的问题，实际上，它就是一个解决问题的过程。它包括了制定问题，选择使用工具，组织分析数据，抽象模型，制定方案，解决问题，以及将解决问题的过程推广到更加广泛的过程中。

总的来说，我们可以这样认识计算思维：计算思维不是要求人类想计算机那样思考，而是我们解决问题的一条途径，它描述了放我们思考如何利用计算机去解决问题时的过程和方法。

三、 计算思维在初中信息技术教学中的培养

计算思维是由算法思维、分解、抽象以及概括这四个方面构成的，在初中信息技术教学中，教师要尤其关注学生在这四个方面的能力提升，从而有效全面地培养学生的计算思维。在信息技术课程当中，教师对于学生计算思维的关注体现在教师开展算法与程序设计的教学，这是目前初中信息技术课程中比较普遍出现的教学内容，但是，要知道，计算思维不能用算法思维的好坏来衡量，计算思维是一种全面的，全过程的，严密的思维，并不仅仅只是算法思维，这是许多教师对于计算思维的认知错误。而对于学生的计算思维的培养，也不仅需要程序设计的教学，其他教学内容要也相辅相成，目的在于全方位地培养学生的计算思维。

教师可以设计相应的教学活动来培养学生某一方面的计算思维，也可以对教学活动进行整合，综合地培养学生的计算思维。

（一） 培养学生的算法思维。算法思维，是计算思维的核心。教师要重视对学生算法思维的培养，比如，在教授“算法与程序”的相关知识时，教师可以通过猜数字的游戏来实现学生对算法的初步认知。具体做法是教师自己选择1到100之间的任意一个数字，让学生进行猜测，这个数字是什么？学生可以向老师询问，老师用“是”或者“否”来进行回答，并且规定每个学生只能向老师询问一次。第一次，教师可选择1到100之间的任意数字，让学生进行随机猜测。第二次，教师则选择1到100之间的任意一个数字，让学生按顺序进行猜测，如“是1吗？”“是2吗？”引导学生依次进行询问猜测，并且允许他们有更多的机会进行猜测，最后与学生解释这就是所谓的线性查找，让学生在游戏中体会概念的含义。第三次，教师再次选择1到100之间的任意一个数字，请同学们猜，猜之前教师向学生透露这个数字是小于100，所以建议他们问“是小于50吗？”，然后再问“是少于25吗？”告诉学生以保持减半直到猜到这个数字，并向学生解释这就是二分查找。在这样的游戏当中，学生不仅能够调动起自身参与课堂的兴趣，还能在游戏中实践和体会概念。在进行三次猜测数字游戏之后，教师可让学生比较哪个方法是最快的。当他们熟悉了二分查找法之后，可以进一步地带领他们使用1到1000的数字来进行游戏。

在游戏中，学生切身体会解决问题的过程和步骤，体验使用同一种方法来解决不同问题的实践，通過总结和归纳不同解决方法的共同之处来更好地理解，从而培养学生的算法思维。

（二） 培养学生的分解思维。在“计算机硬件组成”的课堂教学中，教师可以利用实物进行教学，以一台旧的桌面电脑为例，将这台电脑拆开来，向学生展示和介绍电脑的硬件组成部分，而这个时代的学生，本身接触电脑十分早，一些学生甚至会具备部分的电脑基础知识，教师也可邀请具有一定经验基础的学生上台进行介绍。让学生在实物展示中了解计算机是由一些小组件形成的系统。虽然教师利用插图也可以让学生掌握知识，但是实物展示更能让学生体会到计算机硬件的精密和复杂，通过拆解计算机来培养学生分解地认识，培养解决问题的能力。

（三） 培养学生的抽象思维。在教授“Flash动画设计与制作”的课堂中，教师可以设计一个实际背景，让学生在创设的实际背景下进行实操。例如，要求学生制作一个乒乓球比赛的动画，需要学生模拟出乒乓球是如何移动的，以及是如何反弹的，在设计动画的时候是否需要忽略空气阻力、重力影响和旋转等因素。这些都是学生在制作和设计动画时需要去思考的，这就是运用动画去模拟现实情境带来的复杂性。这就告诉学生们，在利用计算机进行问题解决时，要明确问题的要求，进行数据分析和建构，同时，要思考是否需要忽略一些细节问题，因此，抽象思维在计算机解决问题的过程中十分重要。

（四） 培养学生的概括能力。在“位图和矢量图”的认知课堂中，教师可以在学生学习了位图概念之后，通过展示大量的矢量图实例来凸显出矢量图的性质，引导学生将位图和矢量图进行对比，找出他们之间的相同点和差异，再根据他们之间的异同进行概括，了解它们的本质属性和概念。在具体的教学过程中，教师要有意识地引导学生寻找新旧知识之间的联系，在已有经验的基础上运用迁移规律学习新知识。

四、 结语

计算思维是现代信息技术课程中的重要培养目标之一，我们需要教授给学生的不仅仅是知识，而是方法，还有受益于一生的思维模式，让学生能够在信息技术学习的过程中，不断提高自身解决问题的能力。

参考文献：

[1]顾中秋.基于计算机思维培养的初中信息技术拓展课实践初探[J].新课程导学，2017（3）.

[2]谢忠新，曹杨璐.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育，2015（11）：116-120.