以发现式课堂培养初中生计算思维的实践研究

李演祺

摘要：计算思维的概念进入教育领域，以学科素养为核心的课堂教学开始培养学生适应现代社会需求的计算思维能力。通过程序语言教学的发现式课堂学习模式的实践，探索信息技术课堂上培养初中生计算思维的教学模式的构建方式。通过实践，尝试在信息技术课堂上推动学生核心素养的培养。

关键字：计算思维 信息技术 发现式课堂

中图分类号：G4 文献标识码：A

一、什么是计算思维

在信息技术高中课程标准修订后，明确了信息技术学科的核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等四个核心内容。计算思维现如今已经成为教育界关注的重点。

对于计算思维的定义，大家最熟悉和认可的就是周以真教授提出的概念：计算思维是人类求解问题的一条途径。[1]计算思维不单单是指计算机处理数据的思维方式，同时也表示着我们进行计算时的思维方式。我们的计算思维，就是在学习计算机逻辑算法的基础上，利用相似的流程去剖析、简化、处理实际问题，把一个看来困难的问题重新阐述成一个我们知道怎么解的问题。[1]这些问题对于初中生而言，可以是数学算数、物理原理等学科知识，也可以是日程安排、节约经济、优质消费等生活知识。

二、为什么要培养初中生计算思维

有人可能觉得对于初中生而言，学习数学就足够了，计算思维的培养并不重要，这样的观点肯定是错误的。单以初中生上学方式为例，除了计算时间以外，还要考虑交通工具，行进线路等，这些想法就已经超过数学的范畴了。当去考虑各种交通工具花费的时间、金钱、人力等问题，我们就在使用计算思维的分解、简化，把一个大问题分成多个小问题去考虑。当我们综合得出自己上学方式的最佳选择的时候，我们就在通过计算机的“递归”思想实现设计的最优解。当我们考虑遇到暴雨等恶劣天气时的上学方式，我们就在计算思维中“冗余”的引导下，在最坏的情况下进行预防、保护，做到对未来的一种“预设”。

初中生正处于从小学阶段的形象思维到高中阶段的抽象思维的过渡过程中，所以此时就应该抓紧时间培养其计算思维的能力，让他们能自我分析、解决问题。

三、如何培养初中生计算思维

1、自主学习的准备充足

要让学生通过独立的思考来锻炼思维能力，首先要让学生能自主学习。我们要给学生自主学习的权利，营造良好的学习氛围，准备丰富的学习资料，便利的学习工具。因此教师在课堂上不需要有太多知识点的介绍，尽量起一个学习监督的作用，管控学习氛围，引导学生去使用教材、学案、课件、微课、网络等方式自主学习。

以程序学习中的“查找水仙花数”一题为例，我们首先要让学生知道什么是“水仙花数”。所以在学生进行算法思考之前，就要有资料告诉学生，“水仙花数”是指一个三位数，其个位、十位、百位的数字的立方和等于该数本身。甚至，为了让学生能更好的理解“水仙花数”的概念，我们可以给出具体例子：如153是“水仙花数”，因为153 = 13 + 53 + 33。

当然，我们还可以给出程序代码的知识资料，比如数学算法的语法、程序结构的语法等。虽然这节课之前学生已经学习过了，但是难免有学生没有掌握这些程序语法知识点。上述都是学生解决问题的认知基础。

让学生有氛围学，有内容学，有工具学，从而有氛围思考，有认知思考，有方法思考。没有氛围和认知的基础，学生无法进行思考探究。教师的监督和引导在一定程度上可以减少学生的自学道路的波折，进行有意义的思维活动。

2、引导路线的设计巧妙

教师的引导在学生思考时尤其重要。一般在教学过程中为了让学生完成探究，会通过设问的方式，用一连串的小问题层层递进地让学生不断深入学习。

以程序学习中的“输出1-100的所有质数”一题为例，首先要引导学生去分析问题：我们要做什么？——输出数、都是质数、这些数在1-100之间。分析问题时要先抓住问题的关键。先问：质数的条件是什么？然后问：如何判断是质数？再问：怎么去找1-100的所有质数？这样，学生自然而然就根据教师抛出的问题就已经进入先分析问题、再思考算法中。当然，不是一开始的时候我们就要把所有的问题一下子抛出来，我们可以再准备更多、更具体的问题或提示，适应不同层次的学生，在不同时间提出来。比如：用什么算法、有无判断、需不需要循环等。

要提升学生的计算思维，要让学生习惯分析问题、思考算法、解決问题。这个过程就是依靠巧妙的引导、设问实现的。引导的多少、问题的难易都需要教师根据课程内容、学生情况调整。

3、课堂评价的激励优先

学生在独立自学、思考并解决问题的活动中，需要充分发挥主观能动性和积极性。所以，教师要在课堂评价中，多表扬、多鼓励学生。

传统课堂教学中，学生在教师的上课节奏中接受新知识、学习新技能，学习的进度由教师把控。这样的情况，尚且需要教师通过奖惩等评价方式来调动学生的学习积极性，那学生自主学习、自主思考、自主探究的发现式课堂就更需要调动学生的学习积极性。自学的观能动性极大，如果学生情绪不佳、多次遭遇挫折失败，是很容易放弃学习的。而且自学时学生负面情绪较多，如果再进行批评，可能会完全打消学生学习的念头。所以课堂评价要以激励优先，我们要在学生学习思考中，给学生支持;在学生解决问题后，给学生肯定。这些都可以激发学生内在的学习动机，在过程中学生不仅收获成功的喜悦，拥有突破困难的勇气和恒心，还能达到获更好的学习效果，提高学习的兴趣。

解决问题的方法不止一种，要让学生去探究其他的算法，甚至比较分析出“最优”的算法。这点成长的空间是要给学生的，这是提升计算思维能力的一个突破口。学习计算思维的最终意义，不仅是解决问题，而是能多方式解决问题，找到问题的“最优解”。

参考文献

[1]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）.

[2]胡洁. 高中信息技术课程核心素养研究[J]. 软件导刊（教育技术）， 2019（10）.