如何在初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維

摘要：計(jì)算思維是信息技術(shù)課程中一項(xiàng)十分重要的培養(yǎng)目標(biāo)，本文就計(jì)算思維的概念入手，探討培養(yǎng)初中生計(jì)算思維的教學(xué)方法，并舉出一些具體的實(shí)例。

關(guān)鍵詞：計(jì)算地位;初中信息教學(xué);培養(yǎng)

一、 計(jì)算思維的概念與內(nèi)涵

計(jì)算思維最早是在2006年由周以真教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物中提出的，他認(rèn)為，計(jì)算思維就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念進(jìn)行問(wèn)題的求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等思維活動(dòng)。通俗地來(lái)說(shuō)，計(jì)算思維是通過(guò)簡(jiǎn)略、轉(zhuǎn)換和仿真等方法來(lái)把一個(gè)看起來(lái)比較困難的問(wèn)題解釋成一個(gè)可以被人們認(rèn)知以及被解決的問(wèn)題，實(shí)際上，它就是一個(gè)解決問(wèn)題的過(guò)程。它包括了制定問(wèn)題，選擇使用工具，組織分析數(shù)據(jù)，抽象模型，制定方案，解決問(wèn)題，以及將解決問(wèn)題的過(guò)程推廣到更加廣泛的過(guò)程中。總的來(lái)說(shuō)，我們可以這樣認(rèn)識(shí)計(jì)算思維：計(jì)算思維不是要求人類想計(jì)算機(jī)那樣思考，而是我們解決問(wèn)題的一條途徑，它描述了放我們思考如何利用計(jì)算機(jī)去解決問(wèn)題時(shí)的過(guò)程和方法。

二、 計(jì)算思維在初中信息技術(shù)教學(xué)中的培養(yǎng)

計(jì)算思維是由算法思維、分解、抽象以及概括這四個(gè)方面構(gòu)成的，在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師要尤其關(guān)注學(xué)生在這四個(gè)方面的能力提升，從而有效全面地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。在信息技術(shù)課程當(dāng)中，教師對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維的關(guān)注體現(xiàn)在教師開(kāi)展算法與程序設(shè)計(jì)的教學(xué)，這是目前初中信息技術(shù)課程中比較普遍出現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容，但是，要知道，計(jì)算思維不能用算法思維的好壞來(lái)衡量，計(jì)算思維是一種全面的，全過(guò)程的，嚴(yán)密的思維，并不僅僅只是算法思維，這是許多教師對(duì)于計(jì)算思維的認(rèn)知錯(cuò)誤。而對(duì)于學(xué)生的計(jì)算思維的培養(yǎng)，也不僅需要程序設(shè)計(jì)的教學(xué)，其他教學(xué)內(nèi)容要也相輔相成，目的在于全方位地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。教師可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生某一方面的計(jì)算思維，也可以對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行整合，綜合地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

（一） 培養(yǎng)學(xué)生的算法思維

算法思維，是計(jì)算思維的核心。教師要重視對(duì)學(xué)生算法思維的培養(yǎng)，比如，在教授“算法與程序”的相關(guān)知識(shí)時(shí)，教師可以通過(guò)猜數(shù)字的游戲來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)算法的初步認(rèn)知。具體做法是教師自己選擇1到100之間的任意一個(gè)數(shù)字，讓學(xué)生進(jìn)行猜測(cè)，這個(gè)數(shù)字是什么？學(xué)生可以向老師詢問(wèn)，老師用“是”或者“否”來(lái)進(jìn)行回答，并且規(guī)定每個(gè)學(xué)生只能向老師詢問(wèn)一次。第一次，教師可選擇1到100之間的任意數(shù)字，讓學(xué)生進(jìn)行隨機(jī)猜測(cè)。第二次，教師則選擇1到100之間的任意一個(gè)數(shù)字，讓學(xué)生按順序進(jìn)行猜測(cè)，如“是1嗎？”“是2嗎？”引導(dǎo)學(xué)生依次進(jìn)行詢問(wèn)猜測(cè)，并且允許他們有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)行猜測(cè)，最后與學(xué)生解釋這就是所謂的線性查找，讓學(xué)生在游戲中體會(huì)概念的含義。第三次，教師再次選擇1到100之間的任意一個(gè)數(shù)字，請(qǐng)同學(xué)們猜，猜之前教師向?qū)W生透露這個(gè)數(shù)字是小于100，所以建議他們問(wèn)“是小于50嗎？”然后再問(wèn)“是少于25嗎？”告訴學(xué)生以保持減半直到猜到這個(gè)數(shù)字，并向?qū)W生解釋這就是二分查找。在這樣的游戲當(dāng)中，學(xué)生不僅能夠調(diào)動(dòng)起自身參與課堂的興趣，還能在游戲中實(shí)踐和體會(huì)概念。在進(jìn)行三次猜測(cè)數(shù)字游戲之后，教師可讓學(xué)生比較哪個(gè)方法是最快的。當(dāng)他們熟悉了二分查找法之后，可以進(jìn)一步地帶領(lǐng)他們使用1到1000的數(shù)字來(lái)進(jìn)行游戲。在游戲中，學(xué)生切身體會(huì)解決問(wèn)題的過(guò)程和步驟，體驗(yàn)使用同一種方法來(lái)解決不同問(wèn)題的實(shí)踐，通過(guò)總結(jié)和歸納不同解決方法的共同之處來(lái)更好地理解，從而培養(yǎng)學(xué)生的算法思維。

（二） 培養(yǎng)學(xué)生的分解思維

在“計(jì)算機(jī)硬件組成”的課堂教學(xué)中，教師可以利用實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，以一臺(tái)舊的桌面電腦為例，將這臺(tái)電腦拆開(kāi)來(lái)，向?qū)W生展示和介紹電腦的硬件組成部分，而這個(gè)時(shí)代的學(xué)生，本身接觸電腦十分早，一些學(xué)生甚至?xí)邆洳糠值碾娔X基礎(chǔ)知識(shí)，教師也可邀請(qǐng)具有一定經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)的學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行介紹。讓學(xué)生在實(shí)物展示中了解計(jì)算機(jī)是由一些小組件形成的系統(tǒng)。雖然教師利用插圖也可以讓學(xué)生掌握知識(shí)，但是實(shí)物展示更能讓學(xué)生體會(huì)到計(jì)算機(jī)硬件的精密和復(fù)雜，通過(guò)拆解計(jì)算機(jī)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分解地認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。

（三） 培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維

在教授“Flash動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)與制作”的課堂中，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際背景，讓學(xué)生在創(chuàng)設(shè)的實(shí)際背景下進(jìn)行實(shí)操。例如，要求學(xué)生制作一個(gè)乒乓球比賽的動(dòng)畫(huà)，需要學(xué)生模擬出乒乓球是如何移動(dòng)的，以及是如何反彈的，在設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)的時(shí)候是否需要忽略空氣阻力、重力影響和旋轉(zhuǎn)等因素。這些都是學(xué)生在制作和設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)時(shí)需要去思考的，這就是運(yùn)用動(dòng)畫(huà)去模擬現(xiàn)實(shí)情境帶來(lái)的復(fù)雜性。這就告訴學(xué)生們，在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問(wèn)題解決時(shí)，要明確問(wèn)題的要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和建構(gòu)，同時(shí)，要思考是否需要忽略一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，因此，抽象思維在計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程中十分重要。

（四） 培養(yǎng)學(xué)生的概括能力

在“位圖和矢量圖”的認(rèn)知課堂中，教師可以在學(xué)生學(xué)習(xí)了位圖概念之后，通過(guò)展示大量的矢量圖實(shí)例來(lái)凸顯出矢量圖的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生將位圖和矢量圖進(jìn)行對(duì)比，找出他們之間的相同點(diǎn)和差異，再根據(jù)他們之間的異同進(jìn)行概括，了解它們的本質(zhì)屬性和概念。在具體的教學(xué)過(guò)程中，教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生尋找新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，在已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上運(yùn)用遷移規(guī)律學(xué)習(xí)新知識(shí)。

三、 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算思維是現(xiàn)代信息技術(shù)課程中的重要培養(yǎng)目標(biāo)之一，我們需要教授給學(xué)生的不僅僅是知識(shí)，而是方法，還有受益于一生的思維模式，讓學(xué)生能夠在信息技術(shù)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不斷提高自身解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

呂崇群，貴州省遵義市，貴州省遵義市正安縣第三中學(xué)。