信息技术教学中巧妙培养学生的 计算思维

李琳

电脑艺术设计是全国中小学电脑制作活动高中组和中职组的比赛项目之一。电脑艺术设计是运用图形图像处理软件、用电脑设计制作完成的原创作品，具体包括商标及符号标志设计、企业形象设计、产品包装设计、书籍装帧设计、展示艺术设计和工业产品设计。指导学生进行电脑艺术设计的应用软件有很多种，如CAD、Adobe Photoshop、Adobe Illustrator和CorelDRAW等。经实践发现，在电脑艺术设计的教学过程中，Fireworks也是一种较为实用、简单易学、能够根据需要呈现较好效果的图形图像处理软件，是学习和进行电脑艺术设计的理想软件工具之一，深受本校师生的歡迎。Cynthia Selby博士和John Woollard博士提出的从算法思维、分解、抽象、概括、评估五方面来阐述计算思维的观点对信息技术学科教学培养学生计算思维具有很大的启发作用。下面，我们以基于Fireworks电脑艺术设计的教学实践为例来重点探讨在除程序设计软件以外的其他应用软件的教学中巧妙培养学生计算思维的五种思维方式。

● 抽象思维

所谓“抽象”是指面对一个问题，我们可以删除一些不必要的复杂性或隐藏性细节，即我们可以换一个更容易思考的方式，在不影响问题根本性的情况下使这个问题变得更容易被解决。简单来说，抽象思维可以理解为它是摒弃问题的复杂的细节部分，抽取和关注问题的本质特征，以此来减轻问题解决难度的思维能力。

以Fireworks的盘饰设计为例，当我们想做一个边缘波浪状具有凹凸感的盘饰时，我们应该如何去设计和呈现出这样的效果呢？这时候就要运用到我们的抽象思维，忽略掉实物对象一些复杂的细节部分（如曲面），抓住所需设计效果的主要特征，可根据颜色的深浅来表现出盘面凹凸的立体感，即用相对盘面颜色更深的颜色来突出盘面较暗的部分，以此制造“凹”的视觉效果（如图1），让他人能够明白你的作品设计所要表达的意图。

● 分解思维

分解思维即当我们思考一个问题时，我们可以把这个复杂的问题整体分解为各个较为简单、容易被理解和实现的组成部分，这些组成部分可以看作是一个个相互独立而又互相联系的小问题，然后再逐个攻破这些小问题来解决大问题，减轻问题解决的负担，使问题的解决更加轻松、有效，问题解决的方式更容易被接受。

以Fireworks的手绘团扇设计为例，一把团扇的绘制不是一气呵成的，当你想把这把扇子做得较为精致时，你会考虑到很多细节，如扇子的立体感、扇炳上的装饰、扇面上的图案设计、扇面边框的修饰和各个部分材质质感的表现等。因此，我们在设计团扇时可以运用分解思维将整个团扇分解为扇面（包括扇面形状、绘画、材质和边缘修饰）、扇柄（包括柄头、柄尾的装饰和柄身的长短、材质）、流苏（包括流苏结和流苏条）。整体分解为大部分，各个大部分再次分解为更小的部分，而分解出来的各个小部分可以放在不同的图层来操作和实现。我们先逐一完成不同图层的内容，再将多个图层合并在一起，从而完成我们的作品（如图2）。

● 算法思维

简单来说，算法思维可以理解为通过思考和实践，制订一系列明确的操作步骤来得出问题解决的方法。相对于文章研究的内容来说，算法思维能够帮助我们给出具体的作品完成方案，同时可以帮助学生在解决问题的过程中学会怎样选择适合的操作工具和方法技巧，如何利用思维工具设计作品制作规划表（设计清单）。我们从解决某个问题的操作步骤中总结出规律规则形成解决方案，当我们遇到其他类似问题的时候，便可以通过执行此方案来使类似问题得到有效解决。

在图形图像处理软件中，我们分解任务整体并放在不同图层，各个部分图层的内容是有先后之分的，即图层的摆放位置是有顺序的。如何能够按照正确的次序来完成作品的制作呢？这时候，学生小组成员之间可以进行头脑风暴，激发并动用算法思维来列出一个作品设计清单，按照设计清单我们就知道应该先做什么，后做什么，从而成功地达到设计目的和完成设计效果。如上页表所示，以使用Fireworks来设计“世园会”牡丹邀请函（外壳）为例（如上页图3），制作一个图层设计清单来帮助学生完成作品绘制的流程规划。

在制作图层设计清单的时候，我们会发现一个规律：图层的摆放是有顺序的，从底往上每一个图层安排的内容都要深思熟虑，前一个图层会覆盖掉后面图层的内容。如上页表中，图层3和图层4的顺序是不能颠倒的，因为图层4的牡丹花经过镂空效果处理后，镂空部分要显示下一层白色的内容（邀请函的内页颜色），这是我们需要复制图层的意义所在。因此，我们在运用图形图像处理软件图层命令的时候，都要注意到这个问题。

● 评估思维

在运用Fireworks进行电脑艺术设计的过程中，可能有多种方案可以实现同样的设计效果。这时候，教师就需要引导学生综合考虑多个方面的因素对这些方案进行整体评估，如完成任务的可行性分析、效率，最终优化设计过程，得到作品制作的最佳方法。这便是我们在电脑艺术设计过程中培养学生所使用到的评估思维。

以八瓣花朵形状的团扇设计为例，学生在制作的过程中会思考一个问题：在Fireworks软件中，应该使用什么工具能够绘制八瓣花朵扇面呢？有的学生会根据前面所学的相关知识，一下子想到可以使用“钢笔”工具绘制路径或者“铅笔”工具和“刷子”工具来画出线条轮廓。前者是矢量工具，可以设置线条和填充属性（如颜色、纹理），但是“钢笔”工具的掌握运用必须要熟悉，绘制的线条效果才能流畅，这就对设计者应用相关工具的能力提出了要求;后者是位图工具，属性样式较少，不方便后期对图形图像进行处理。有的学生经过自身对Fireworks软件的摸索，发现还有一个矢量工具可以更方便、更快速地帮助我们完成任务，并且完成效果好，这便是“星形”工具。使用“星形”工具绘出星星图形后，在星星图形的左下角会出现一个黄色的菱形编辑点，此时选定黄点按住鼠标左键向上或者向下拖拉改变点数，会快速地得到不同角数的星星图形;接着选定出现在星星尖角上的黄色菱形编辑点，按住鼠标左键向图形内部拖拉，便会快速地通过改变星星尖角的圆度来制作出花瓣状（如图4）。

再以玉石平安扣摆件的设计为例，显然使用“钢笔”工具、“画笔”工具或者“刷子”工具画正圆都不是好的选择，大家第一个想到的方法肯定是“椭圆”工具加上Shift键便可以画出正圆。完成正圆的绘制后，学生开始面对下一个问题：如何画出圆环？画出圆环的方法不止一种，有的学生会使用“组合路径”中的“打孔”功能。这是我们在以往的Fireworks教学中最常用到的技巧，具体操作是使用“椭圆”工具画出两个直径不一样并且圆点均以画布中心对齐的正圆，再将两者重叠的部分去除（如图5）。也有学生会找到新的办法，如我们可以使用Fireworks软件中的“面圈形”工具，直接、快速地得到同样效果的圆环。通过调节控制内径的黄色菱形编辑点，还可以很便捷地改变圆环的粗细（如上页图6）。

简单来说，在电脑艺术设计教学中，评估思维就是鼓励学生通过精彩的头脑风暴和积极的探索，为完成同一个任务、达到同一种设计效果寻找最快速、最方便、最创新的方法技巧。

● 概括思维

概括思维就是学生应该具备的一种对已解决问题进行归纳方法、总结经验，形成一个通用的解决方案，当遇到类似问题的时候，可以举一反三地运用这个方案来找到新问题解决方式的能力。

以电脑艺术设计中的阴影设计为例，在我们运用Fireworks软件来设计和制作作品的时候，什么情况下需要用到“阴影”效果呢？当我们需要呈现物体两者之间前后距离感、物体的凹凸感或者使物体具有立体效果时，可以为物体相关部位设置“阴影”效果。我们可以先从简单的卡片整体立体感的阴影设计出发（如图7），来学习如何在Fireworks电脑艺术设计中对物体设置阴影效果。然后，让学生学会知识迁移，将所掌握的知识和技能运用到更复杂、更高难度的设计中，如玫瑰花镂空部分凹凸感的设计（如图8）。

上面两个作品都运用到了滤镜“投影”，通过设置其“距离”值来改变阴影的大小和“角度”值从而改变阴影的方向，以此来制造不同的阴影效果。在电脑艺术设计教学过程中，我们要培养学生的概括思维能力，帮助学生学会寻找不同作品制作之间的相同之处，引导学生挖掘出新、旧任务之间的联系和异同，运用迁移规律尝试将学过的某种知识和方法技巧使用到新作品中，使新作品达到所需的设计效果，并将这种知识和技能的使用情况和使用技巧，即什么时候使用、如何使用等问题进行概括和总结，形成一种作品制作能力。在以后遇到同类型效果作品制作的时候，可以快速地运用这种能力来解决问题，这就是概括思维在信息技术学科教学中的积极应用。

信息技术教学本来就具备很强的实践性，实践性是信息技术学科的学科特点之一。本文结合信息技术学科的教学实践，探索如何在基于Fireworks的电脑艺术设计中巧妙地锻炼和提升学生的各项思维，着重在信息技术运用实践中培养学生的计算思维。在信息技术教学中给予学生充分思考和学习实践的时间与机会，鼓励学生在信息技术运用实践中动用多方面的思維方式，让学生能够在解决问题、掌握知识与技能的实践过程中提高自身的计算思维能力。教师在信息技术教学中也要及时转变自身的教育观念，改变教学方法，为学生提供更多的自主探究学习的空间，让学生在自主学习和探究性学习的过程中发挥思维潜能，增强主动解决问题的意识和自学能力，激发创造性思维。在教师的教学观念与时俱进、教学方式不断得到更新的同时，其教学能力和专业知识水平也在不断提高，这无论是对教师还是对学生而言，都是百利而无一害的。