计算思维视域下初中信息技术教学活动的设计方法

顾嘉俊

信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任是信息技术学科核心素养的主要内容。其中，计算思维能开拓学生的思维，帮助学生形成正确的思维方式，让学生有逻辑地思考。在新时代的背景下，初中信息技术教师在开展教学活动的过程中要重视学生计算思维的培养。基于此，笔者探讨了在计算思维视域下初中信息技术教学活动的设计方法，以供参考。

一、计算思维的概念

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》指出，计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。它包括创造力、算法思维、批判思维、问题解决、合作思维与沟通技能等能力。美国麻省理工学院媒体实验室提出计算思维的三维框架，包括计算概念、计算实践和计算观念。初中生正处于思维发展的重要阶段，教师要通过合理的引导、干预，开拓学生的思维，帮助学生夯实学科基础知识，培养学生的信息素养和计算思维。

二、计算思维在初中信息技术教学活动中的应用优势

（一）开拓学生思维，提升学科素养

计算机教育是面向未来的教育，教师将计算思维融入课堂教学，不仅能够培养学生的思维能力，让学生学会有逻辑地思考，从多角度、多层面看待问题，还能够提升学生的信息学科素养。在日常生活中遇到问题时，学生能够实现由线性思维向立体多元思维的转变，找到解决问题的方法。

（二）调动课堂气氛，激发学习兴趣

随着“互联网+”时代的到来，在信息技术的课堂教学中，教师融入计算思维，能够激发学生参与计算机编程的兴趣，调动学生的积极性与主动性，有利于营造轻松活跃的课堂氛围，提高教学效率。

（三）打下坚实基础，助力学生成长

初中阶段是学生思维成长的黄金期，教师在教学过程中培养学生的计算思维，不仅能够增强学生发现问题、解决问题的意识，还能够引领学生理性地看待信息技术，思考未来信息技术的发展方向，为学生的学习打下坚实的基础，助力学生健康成长。

三、计算思维视域下初中信息技术教学活动的设计方法

（一）创设情境，开拓学生思维

初中生的认知能力有限，部分学生对抽象的计算机知识理解不够深入，在面对抽象、枯燥的内容时，无法激发主动探索的兴趣。对此，教师可以创设真实的情境，让抽象的内容变得形象化、具体化，激发学生探究知识的兴趣，让学生运用自己的生活经验理解知识，从而开拓学生的思维。

例如，在教授与Python相关的内容时，教师可以先让学生与智能音箱“小艺”对话，让学生感受人工智能的魅力，再引导学生思考“‘小艺为什么能根据我们的需求寻找答案？”“‘小艺是如何实现人工智能的？”这些问题，最后，借助人工智能语音助手“小艺”与用户交流互动的事例，带领学生从人工智能中感受自然语言处理、对话系统和语音视觉等技术的魅力。接着，教师可以让学生观看Python的视频，了解Python的起源、创始人等，借助生活实际场景讲解Python在生活中的应用，引起学生的共鸣。在此基础上，教师可以引导学生利用Python绘制圆形，体验Python的基础编写规则，体验基础圆、多彩圆的程序，让学生理解代码就是写的命令。然后，教师可以根据学生思维能力的差异，为不同层次的学生安排两种不同难度的程序体验，让思维能力一般的学生体验圆的编写规则，让思维能力较强的学生探索更多的内容。教师创设情境，引导学生分析问题、设计算法，让学生编写程序解决实际问题，能够开拓学生思维，增强教学效果。

（二）模拟活动，发展计算思维

实践能让学生获得沉浸式学习体验，激发学生学习信息技术的兴趣，帮助学生主动思考。初中计算机教师要模拟内容多样的实践活动，让学生获得真实的学习体验，帮助学生在脑海里概括知识，形成概括性的计算思维。

例如，在教授与“算法”相关的内容时，教师可以结合生活，模拟活动，提出“周末，老师的几位朋友要来家里小聚，但茶杯没洗、开水没烧，茶叶也不知道放在哪個柜子里……如果你遇到与老师同样的问题，请模拟一下具体场景，说说如何设计步骤，才能快速地准备好茶水招待客人？”这一问题。接着，教师可以先告知学生泡茶需要经历擦桌子、烧水、拿茶叶、洗茶具、沏茶等过程，再让学生分组讨论，设计泡茶方案。学生设计的第一个方案是，先烧水，水烧开后擦桌子、洗茶具、拿茶叶，最后沏茶。学生设计的第二个方案是，先烧水，再在烧水过程中擦桌子、洗茶具、拿茶叶，最后水烧开后沏茶。教师可以让学生比较这两种方案，说说哪一种方案更高效，并分析原因。教师以生活事例导入，引导学生在模拟、讨论的过程中，进入课题，让学生感受不同的算法，使学生明白只有使用正确、优化的算法，才能高效地解决问题。在此基础上，教师可以让学生用自然语言描述代数式，让他们感受到自然语言描述算法的不足。教师还可以让学生绘制“判断某个整数是奇数还是偶数”的流程图，让学生感受流程图在描述算法时的优越性，从而使学生在实践操作中获得感悟，发展计算思维。

（三）任务推进，培养算法思维

教师可以向学生下达任务，让学生自主思考、积极探究，从而提高学生的综合能力，增强学生的团队意识。在学生完成任务后，教师可以对学生进行评价，从而培养学生的计算思维能力。

例如，在教授与大数据相关的内容时，教师可以将某大学“暖心饭卡”的新闻导入课程，让学生思考大学里贫困生名单和补助金额是如何确定的，使学生了解生活中的大数据分析，从而激发学生对学习新技术的渴望。然后，教师可以让学生观看视频，进一步了解什么是大数据和大数据的特征、应用领域等，并组织学生对大数据的来源、处理速度、更新速度、真实性和数据种类等方面展开交流，从而帮助学生掌握大数据的特点，为学生后续的数据分析做好铺垫，提高学生的自主学习能力，培养学生的计算思维。在数据分析的课程环节，教师可以创设购买图书的情境，给学生布置挑选图书的任务，指导学生运用八爪鱼采集器大数据平台选择图书。在学生注册登录八爪鱼采集器客户端后，教师可以让学生根据自身的年龄特点、兴趣爱好等选择图书类型，并设置相应的参数。在完成数据采集后，教师可以引导学生分组筛选数据，借助平台的排序、筛选等功能整理数据，运用建立好的数据源，利用函数算出图书的销量，从推荐率、折扣等角度选择购买的图书。在此过程中，学生借助八爪鱼采集大数据平台收集数据，借助WPS函数功能分析挖掘数据，并寻找数据背后隐含的价值，感受大数据分析的过程，提高计算思维能力，培养算法思维。

（四）加强训练，提高计算思维能力

首先，教师要加强学生数据思维能力的训练，引导学生分析、处理数据，使学生对数据更加敏感，让学生学会运用数据加工信息，并提出解决问题的策略。数据处理是对数据加以归类、筛选、重组的过程，其能让隐藏的问题得以显现，让数据变得更有价值。教师可以开展数据思维能力训练，为学生创设相应的教学情境，如对生活现象进行观察、记录等，将这些数据表格化、图形化，并以图形的方式呈现，并通过分析形成结论。如在学习与“WPS表格”相关的内容时，学生除了要了解电子表格的知识，还要学会输入、编辑、处理数据。在计算思维的视角下，教师可以引导学生利用互联网与现成资源去查找有用信息，指导学生通过合作、探究等方式采集数据，制作表格和图表，提高学生学以致用的能力，从而发展学生的计算思维能力。

其次，计算思维是一种抽象化的思维，教师要加强学生计算思维训练，培养学生的知识迁移能力。信息技术涉及的内容众多，知识点之间也会存在一定的关联，教师要建立知识间的联系，让学生在了解知识的同时，开展计算思维训练，引导学生借助旧知识去探索新知识，从而实现教学目标。如在学习与“WPS演示”相关的内容时，学生已经了解了制作演示文稿的方法，教师可以开展相应的迁移训练，引导学生合作交流完成一个演示文稿，帮助学生在操作中完成思维的训练与迁移，利用以前所学的知识去探索问题。在此过程中，教师可以引导学生明确各自的分工，共同搜集与主题相关的资料，从而更好地掌握知识。

最后，教师要让学生参加编写实例程序的训练，激发学生学习程序的兴趣，培养学生分析问题与解决问题的能力。在初中阶段，学生要通过Visual Basic等编程语言的学习，了解程序设计的方法与步骤，理解其内在的思维模式。在指导学生学习这部分内容时，教师要立足于计算思维的视角，让学生了解程序設计的三种基本结构。

由于学生的学习是入门级的，概念、定义对他们而言显得尤为重要，但这部分内容具有抽象、难懂的特征，因此，教师要关注学生的学习感受，通过分享形象生动的案例，让学生多多参与计算思维训练，帮助学生更好地体验计算机语言的学习过程，培养学生严谨、缜密的思维能力。如在教授与“判断程序”相关的内容时，教师可以借助足球比赛前裁判员通过掷一枚硬币决定双方比赛场地的情境引入“猜币”程序，指导学生分析问题，制作“猜币”程序的流程图，从而引出“If...Then...Else...End If”的结构，让学生学会运用条件语句编写算法语句。教师运用“猜币程序”引入条件语句，能激发学生学习程序的兴趣，提高学生的计算思维能力。

结语

计算思维是信息化时代每一个人都需要具备的能力，对于初中信息技术教学来说，培养学生计算思维的重要性更是不言而喻。因此，教师要积极探索计算思维的培养方法，将计算思维与信息技术知识结合，以培养学生的自主探索能力，培养学生的计算思维。

（作者单位：江苏省苏州工业园区星澜学校）