浅谈如何在信息技术课堂培养学生的计算思维

[ 作者简介 ]

韩枫，女，黑龙江五常人，太仓市荣文中学，一级教师，硕士研究生，研究方向：中小学信息技术教育。

[ 摘要 ]

计算思维是信息技术学科素养的核心要素，是近年来信息技术领域乃至教育界的炙热话题。如何在中小学信息技术课堂中培养和提升学生的计算思维是教师尤为关注的问题。本文结合具体教学实例，精心设计教学环节，以任务驱动和探究实践为主，讨论如何在解决问题过程中不断渗透思维培养，拓展学生思维广度，提升学生计算思维。

[ 关键词 ]

计算思维；信息技术；问题解决

中图分类号：G42

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.16.059

计算思维是当前信息技术教育领域广受关注的一个重要内容，它不仅是编程或计算机领域的基本技能，而且和算术、阅读、写作一样，是信息社会学生分析和解决问题最基本的能力。《义务教育信息科技课程标准2022版》提出，计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。主要表现为：在信息活动中，能够采用计算机科学领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。

培养和提升学生的计算思维是目前中小学信息技术课程的重要目标，也是未来所有课程的基本目标。信息技术课程并不是要把每位学生培养成信息技术的使用者或者程序设计专家，而是希望学生能够具有信息技术学科的思维方式[1]。作为教师，我们更应该关注学生在信息技术课程中学科思维的培养，以及如何应用学科思维去解决信息生活中的实际问题。本文结合具体教学实例，谈一谈如何在初中信息技术教学中培养和提升学生的计算思维。

1    情境创设，在分析思考中启发问题解决思路

设置一个问题情境或任务，引出教学内容的讲授，是教学中常用的方法，若能够恰到好处地挖掘和创设源于生活且适合学生年龄特征的问题情境，使其变得真实，更容易引起学生共鸣，激发学生参与知识探究的积极性[2]。再由教师不断引导学生思考待解决的具体问题，此时，大部分学生已经形成了解决问题的简单思路和方案，而利用信息技术手段优化这个解决问题的思路和方案的过程，就是培养学生计算思维的过程。

例如“管理信息”一课，以Flash动画游戏“为小明同学整理杂乱的房间”开始，吸引同学们极大的学习兴趣和探究欲望。接下来，由老师提供电脑中杂乱的文件及文件夹，引导学生思考如何整理电脑中的文件，使学生在课程开始之前初步形成解决问题的思路。进而，再开展课程优化学生的问题解决方案。

“计算机病毒”一课，以视频“计算机病毒的危害”导入，引导学生思考计算机病毒是什么，怎样预防和处理计算机病毒。大多数学生对于计算机病毒还是有些了解的，通过思考就可以针对防治计算机病毒提出简单的解决方案，再由教师引导，进行深层次的学习和实践，形成更多更优的解决方案。

“获取与加工音频”一课，由实际问题“信息教室距离班级教室比较远，学生上课经常迟到”出发，提出具体任务：为学校制作一段预备铃声。接下来，由教师引导学生思考“如何获取一段音频文件”学生开始根据自己已有的知识，思考获取音频文件的途径和方法，再进一步开展教学，优化学生解决问题的方案。

导入信息技术课程的情境，可以是一段视频、一个小游戏、一组数据对比、一个生活中的实际现象、一个引人深思的问题等等，而这些情境创设的目的是引起学生的学习兴趣，激发他们参与知识探究的积极性，从而在老师的不断引导和启发中找到解决问题的思路，再利用课堂所学的信息技术知识去优化解决问题的过程和方案，培养学生的计算思维。

2     任务驱动，在探究实践中提升问题解决能力

知识的获取需要由学生自己去理解、探究和体悟，如果缺少了这些，只有外部的灌输和被动接受，那么学生就并非真正获得了这种知识。在学习信息技术知识时，我们可以采用任务驱动、探究实践为主的教学方法，将课堂中的待解决问题分解成难度逐步提升的多个学习任务：基础任务、提高任务、拓展任务等，进而在教学过程中不断引导学生探究实践，寻找解决问题的具体可操作的方法，提升学生的问题解决能力，以达到计算思维的提升。

例如“地址的引用”一课，设置了认识单元格地址、单元格地址的相对引用、单元格地址的绝对引用三个层次的学习任务。首先，引导学生认识单元格、理解单元格的地址等基本概念，为学生的学习打好基础。接下来利用wps表格的计算实践让学生明白用单元格地址代替数字来计算的好处，明确自动填充柄的应用方法和优势，拓宽学生解决问题的思路，提高计算的效率。最后设计学生练习实践，由自动填充柄的计算失误，引导学生思考原因，督促学生发现问题并利用所学知识去解决问题，提升学生思维的活跃度。

“获取与加工音频”一课，设置了认识音频处理软件、录制音频文件、编辑加工音频文件和完善提升作品四个层次的学习任务。首先，引导学生自主学习，了解音频处理软件的主要功能和操作界面，并引导学生注意学习软件的通用之处，便于学生将快速学习新软件的方法迁移到其他软件的学习中去，提高其自主学习能力。其次，以小組为单位，分工合作，共同录制一段预备铃声，合作可以有效增加组内凝聚力，也可以避免独自研究新软件导致时间的浪费，增强学生的合作探究能力。再次，引导学生思考如何改进自己的作品，说出修改音频文件的想法和思路，并实践，拓宽学生解决问题的思路，挖掘学生的思维深度。鼓励学生组内讨论探究，根据学案及微视频给出的方法和步骤，不断编辑、修改本组作品。最后，引导学有余力的同学尝试拓展任务的操作，尝试研究“编辑”菜单和“效果”菜单中的其他操作选项，达到完善音频编辑或符合自己需求的目的。

“VB中的函数”一课，设置了解密Rnd函数和Int 函数、编程实践“密码生成器”、探究实现“密码生成器2.0”三个层次的学习任务。第一，引导学生自主学习Rnd函数和Int函数的格式、功能及应用方式，并设计简单的小题目来检验学习成果，培养学生的自主学习能力，提升学生的学习成就感。第二，小组讨论如何产生六位数随机整数；展示“密码生成器”程序，根据用VB编写程序的基本步骤，和学生一起分析此程序的程序界面、对象属性、程序代码，再由学生编程实现程序，培养学生的小组合作能力和分析解决实际问题的能力。第三，难度升级，老师介绍Mid函数，引导学生思考如何利用Mid函数来生成随机字母、数字和特殊字符的密码，引导学有余力的学生拓展思维，实现升级版本程序的编写，增加学生的知识储备并提高其编程实践能力。

教师应充分考虑学生之间的水平差异，设置难度适当的分层次的学习任务。基础任务可以设置为自主学习或自主探究，此环节应该为学生提供学习活动单或微课，辅助其更好地理解和应用知识，鼓励学生讨论交流、合作探究，帮助学生在相互探讨中逐步打开思维，拓展自身的思维广度，助力计算思维能力稳步提升。提高任务应是本节课的重点问题，可以设置为教师讲授或者小组合作任务，力求在教师或同伴的帮助下让所有学生能够完成此任务，以达成课程教学目标。拓展任务的设计，应满足高水平学生的知识需求，使他们在快速完成课堂任务的前提下，可以进一步尝试拓展任务的探究，以提升自身的计算思维和实践能力，促使不同层次的学生在课堂中有不同层次的收获。

学生探究实践期间，教师应不断巡视课堂，解决学生操作实践中遇到的问题，不断引导学生去发现和探索解决问题的方法，促进组内成员的分工合作及讨论探究，在合作探究中提升每个学生解决实际问题的能力。

3    作品展示，在评价讨论中优化问题解决方案

优质的课程评价不应仅仅只是针对已完成作品的总结性评价，更应该包括对学生学习过程、作品形成过程的过程性评价，且能够对学生如何改进作品、提升学习质量以及增强对知识的掌握提供帮助。评价完成后应给学生一定的留白，让其可以讨论细节、方法，总结经验、教训，启发其思考更优的解决问题的方案，思考自己的可提升空间，提升其计算思维。

“数据图表及其分析”一课，为学生设计了学习活动单，每个教学活动的部分，都要求学生留下学习的痕迹，包括：活动一，为不同案例场合选择合适的图表类型；活动二，将利用软件制作的图表粘贴到活动单的相应位置；活动三，将美化后的图表粘贴到活动单上、最后完成课堂小结的填空。那么整张学习活动单就是学生学习过程的展现，通过这张活动单，学生可以明确自己对课程的掌握程度，教师可以对学生的学习过程和成果一目了然。最后再由师生共同评价美化后的图表，为其指出优势和不足，引导学生思考改进之法，优化问题解决方案。

“抠取与合成图片”一课，设计了为他人的作品投票以及师生共同评价两种评价方式。首先，让每个学生以问卷投票的方式选出三个其认为最好的作品。然后，由老师和学生共同为得票数高的几个作品进行评价，评价要根据事先给定的评价标准，从作品的完整性、技术性、艺术性、创新性等多方面综合考虑。最后，大家总结经验教训，思考自己作品的不足之处以及该如何改进，启发学生思考更优的问题解决方案。

以往信息技术课的评价，大多局限于学生的作品方面，角度单一，重结果轻过程，不足以展现学生在课堂上的具体表现。“抠取与合成图片”一课通过作品的展示、投票和评价，可以方便学生归纳知识，总结经验，更好地考量自己作品的质量和概括思维能力，实现计算思维的形成和提升。

4    知识迁移，在课堂延伸中解决生活实际问题

无论采用何种方法、何种策略，培养学生计算思维的最终目的，还是要将所学知识迁移到与之相关的其他问题解决中去[3]，也就是应用所学知识去解决学习和生活中的实际问题。本环节的设计就是要让学生能够在课堂之外，运用所学知识去解决身边的具体问题，完成知识的迁移，学以致用。

“数据图表及其分析”一课，最后环节设计了“说一说图表的应用”，让学生明白制作图表的目的，并引导学生思考除了课堂任务情境外，在现实生活的哪些情境中可以看到图表，思考图表还可以应用在现实生活中的哪些情境中。以此来帮助学生把课堂所学知识与实际生活联系起来，完成知识的迁移。

“获取与加工音频”一课设计学生小结：今天学会了什么？掌握课堂学到的技术，还能做哪些事情？引导学生将课堂所学知识联系生活实际。最后布置作业：请同学们选择配乐演唱、diy铃声、配乐演讲或朗诵中的一项，利用今天所学知识，自行录制一段声音并配乐，以期学生能够将课堂所学知识应用到解决生活中的实际问题中去。

“VB中的定时器”课程最后设计了“定时器的应用”环节，引导学生思考定时器可以应用在现实生活中的哪些情境中，应用定时器，还可以做出什么样的小程序。以此来引导学生理论联系实际，将所学的知识与实际生活联系起来。

信息技术课是一门技术性课程，学生在课堂上理应学会很多与信息技术相关的技能，如若仅仅只是学会了知识，却不能将其应用到实际生活的问题中，做不到理论联系实际，那么就不能说学生是真正的掌握了这项知识。教师可以在课程结束时设计小结，引导学生思考：利用课程中学到的知识和技术，我们能够做到哪些事情？还可以布置开放性作业：请同学们利用今天所学知识，自行制作一份作品。若学生能够运用课堂所学去解决生活中的实际问题，那就是完成了知识的迁移，升华了其计算思维。

5    结束语

计算思维的培养可有效提高学生利用信息技术解决问题的能力层次，使更多的学生成为未来信息技术的创新者。《义务教育信息科技课程标准（2022版）》指出：“具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中[4]。”如何在平时的信息技术课程中培养和提升学生的计算思维，是当前信息技术教师应该着力思考的问题。本文认为在信息技术课堂中培养学生的计算思维，首先应该重组教材，精心设计教学环节，根据教学目标和内容设置分层任务，将计算思维的思维与方法渗透到整个教学过程中，让学生在完成任务过程中运用信息技术去分析问题、解决问题、优化方案，进而将课堂中学到的知识迁移到解决生活中的实际问题中，以达到学生思维发展的目的。

參考文献

[1]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.

[2]刘晓玉.基于PBL的计算思维培养教学策略实践与思考[J].中国信息技术教育，2019（2）：41-42.

[3]张长水.计算思维：高中信息技术学科中培育核心素养的中枢[J].中国信息技术教育， 2018（21）：50-53.

[4]中华人民共和国教育部，义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.4.