计算思维引导下的翻转课堂教学模式

席 菁

（苏州市教育科学研究院，江苏苏州 215123）

作为当前学界研究和讨论的热点，培养学生的核心素养，已然成为当前各国及地区制定教育政策、进行教育理论研究和探索实践的重要标准。目前国内信息技术教学的核心目标是提升学生信息素养。当今社会对计算机的应用水平要求越来越高，同时根据国家对人才培养的需求，单纯地围绕工具来授课的模式已不能满足当前教育的需求。大部分研究者认为，计算思维的养成对学生思维能力、应用能力以及创新能力的培养都有非常积极的推动作用。以计算思维观念主导课堂教学模式已是大势所趋。为此，本文探讨了一种基于计算思维的翻转课堂教学模式。

一、课堂教学模式的理论基础和设计思路

1.理论基础

1996年，麻省理工学院的Papert教授最先提出了“计算思维”的概念，卡内基梅隆大学的周以真教授则将这一概念进一步理解并将其进行了推广。计算思维是指人们利用计算机科学技术中的基础概念求解问题、设计系统、理解人类行为等一系列思维活动。目前，大部分研究者都认为计算思维能够把复杂抽象的问题转化成人们容易理解的问题。计算思维能力培养的最佳学科主要有计算机基础课程与信息技术程序设计，这也就对信息技术教师有了更高的要求。信息技术教师在课堂中除了要传授教材中的知识，完成基本的教学任务外，更要培养学生的计算思维能力，将计算思维的培养贯穿于整个课堂教学之中。

2.翻转课堂模式设计的思路

目前的传统信息技术课堂上，一位教师往往承担着多个班级的平行教学，同一个知识点，一位教师要重复讲授达五六次之多，为此花费了大量时间和精力。目前的翻转课堂模式则可以让教师从这种恶性循环中解脱出来，将教师从单纯的讲解者转变成交流者，帮助每位学生解决学习过程中的疑惑。

以一堂课40分钟为例，教师授课时间由30分钟缩减到10分钟，讲授内容也由单纯的讲授知识点变成了对学生不理解的知识点进行重点讲解，跟学生互动的时间由5分钟扩展为25分钟，更利于学生的个性培养。

使用翻转课堂后，与学生互动交流的时间明显增加，而与学生的直接交流正是培养学生计算思维最好的方式。下面以循环结构为例来介绍一下在计算思维引导下的翻转课堂是如何设计的。

以计算思维的方式来思考，求解循环结构问题可以分为以下四个步骤：

（1）利用计算思维中的关注点分离的方法，把实际应用问题转换为数学问题，用计算思维中的抽象方法将问题进行抽象求解；

（2）针对问题，选择一种合适的陈述方式进行构造并建立模型；

（3）将模型代码化，进行上机编程实现；

（4）在实际的计算机中运行，求得正确的结果。

其中前两步是计算思维中的抽象，后两步是计算思维中的自动化。

基于此，本文从课前、课中、课后三个阶段来描述如何设计一堂循环结构的翻转课堂。

二、课堂教学实施案例

课前由教师针对要讲授的知识点或案例准备学习资源，以教师授课视频为主，也可以包括一些辅助教学的微课、参考书籍、相关的学习网站等素材，让学生在课前进行学习。其中，授课视频的制作是资源准备中的重点，根据每节课的课堂目标，详细介绍要讲授的知识点或案例。同时，教师要根据计算思维的培养目标，围绕视频内容布置相应的课前任务。任务的布置可以借鉴多元智能的思想，设置基于多方面、多角度的问题，促进学生计算思维的发展。以循环结构为例，可以列举学生日常生活、学习中用循环算法解决的实际问题，让学生了解这个知识点不仅仅停留在书本上，以此增强学生的情感共鸣，引出循环的概念。接下来通过动画展示下列3个例子，每一次循环中i和count的值变换，让学生递进式地理解循环的作用，并让学生思考，什么时候可以采用循环结构，采用循环结构的条件是什么，循环结构的编写取决于哪几个要素。

根据学生课前任务完成的情况，课中主要是将学生在课前预习中产生的具体问题和教师给出的一些有探究价值的新问题进行合作探究，对知识点进行深入讲解。在课中，教师对学生进行个性化指导，在交流学习的整个过程中，教师适时地反馈和评价，引导和帮助学生逐步理解、解决问题。具体实施过程如下：基于上述课前视频的内容，利用10分钟，首先与学生探讨，给出循环结构的3个要素：从什么地方开始；反复做什么；在什么条件下结束。接下来，教师与学生一起讨论，提炼出循环结构的数学模型，如表1所示，紧接着，让学生根据自己思索出来的数学模型，来为算式1×2×3×4×5×6×7和1×3×5×7×9×11编写程序。利用10分钟的学生练习时间，教师对一些基础比较薄弱的学生进行面对面的辅导。学生练习完后，教师利用5分钟的时间将学生编写的程序与刚刚提炼出的循环结构的数学模型进行匹配，强化、巩固知识点。

表1 循环结构的数学模型

最后，利用剩下的10分钟完成从单重循环到多重循环的教学，从而完成计算思维的提高和创新。首先思考如何输出图形A：

分析图形可知，每一行打印的“*”数等于行数，根据单重循环的思路，写出打印一行图形的程序，如表2所示：

表2 打印一行“*”的程序

再把表2作为一个整体，放在我们提炼出来的模型中的“重复要完成的语句”这个部分，让学生分析i和j之间的联系后，上机实验自己的推测，培养自己解决、分析问题的能力。课程的最后布置课后作业，让学生完成图形B的编写，进一步理解多重循环。

翻转课程的课后阶段主要是根据整堂课学生的接受度来调整课前微视频的制作，在本例中主要是考虑学生对用例的提炼程度以及上机实验的完成情况，以此来调整课前的用例以及课中的时间分配。

本文提出了一种计算思维下的翻转课堂教学模式，并以循环结构为例给出了具体的实施步骤，希望能给广大一线信息技术教师一点启发，让计算思维在课堂教学中尽快落到实处。

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