計算思維在高中信息技術(shù)教學(xué)中的設(shè)計方法

李澤文

【摘 ? ?要】計算思維指的是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念，以計算機解決問題的方式去思考問題、求解問題、設(shè)計系統(tǒng)與理解人類行為的思維。在解決不同的問題時，運用計算思維可以將不同的問題抽象為一般問題，之后運用計算機和信息處理技術(shù)解決問題。在高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師可以重視培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，不斷提高學(xué)生的思想認(rèn)識，通過設(shè)計任務(wù)驅(qū)動模式、協(xié)作學(xué)習(xí)模式、探究教學(xué)模式等，在這個過程中更好地調(diào)動學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)創(chuàng)造，更好地解答相關(guān)問題，進(jìn)而有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

【關(guān)鍵詞】計算思維 ?高中信息技術(shù) ?任務(wù)驅(qū)動 ?協(xié)作學(xué)習(xí)

中圖分類號：G4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.17.014

計算思維不能等同于程序設(shè)計思維，它和邏輯思維等思維一樣是一種必備的思維能力，具有三種典型的特征：一是和計算機程序設(shè)計和編程思維不一樣，不能簡單地照搬程序等機械操作，是需要不斷學(xué)習(xí)和鍛煉的、需要靈活運用的綜合思維;二是一種思維方式，是在學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識、學(xué)習(xí)計算機理論知識和實際操作中逐漸形成的思維，能夠為一般生活和工作提供幫助;三是需要與數(shù)學(xué)思維、工程思維和邏輯思維等緊密地聯(lián)系起來，需要不斷地發(fā)展與完善。因此，在高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師可以以課程的主要內(nèi)容為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識和培養(yǎng)學(xué)生實操技能，不斷提高學(xué)生的思想意識，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

一、運用計算思維解決問題的一般流程

計算思維是一種運用計算機概念、像計算機一樣解決問題的思維，解決問題的一般流程包括：一是制定問題，并運用計算機和其他輔助工具探究問題;二是在符合邏輯的基礎(chǔ)上分析數(shù)據(jù);三是結(jié)合模型、仿真和抽象思維再現(xiàn)數(shù)據(jù);四是通過有序步驟的算法思想，探究解決方案和主要流程;五是分析可能的解決方式，尋找科學(xué)合理的解決方案，并結(jié)合資源和流程解決問題。

二、高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的相關(guān)設(shè)計

（一）設(shè)計任務(wù)驅(qū)動模式，啟發(fā)學(xué)生計算思維

計算思維不是要求人類像計算機那樣思考，而是一種求解問題的途徑，是一種解決問題的思維方式，它主要利用啟發(fā)式的推理來尋求解答，在不確定的情況下進(jìn)行規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度，利用海量數(shù)據(jù)加快運算，在時空之間權(quán)衡處理能力和存儲容量。因此，在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，教師首先可以設(shè)計任務(wù)驅(qū)動模式，讓學(xué)生在不了解基礎(chǔ)知識的情況下進(jìn)行思考和探究，讓學(xué)生通過規(guī)劃、學(xué)習(xí)與調(diào)度等，進(jìn)而啟發(fā)計算思維[1]。

例如，教科版高中信息技術(shù)“文本信息加工”的課程教學(xué)中，教師可以根據(jù)文本內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)一些學(xué)習(xí)任務(wù)，通過導(dǎo)入圖文信息的方式啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生在獨立思考、小組合作探究、動手操作中進(jìn)行回推，從而逐漸找到問題的答案，完成相關(guān)任務(wù)，在此過程中啟發(fā)學(xué)生計算思維。比如教師可以創(chuàng)設(shè)以下幾項任務(wù)：常用的字處理軟件有哪些，分別有什么作用？其基本的特征可以總結(jié)為哪三點？試說明Word軟件中工具欄常用功能的含義。之后教師可以展示記事本、寫字板、Word、WPS、Dreamweaver、Frontpage等幾種軟件的圖標(biāo)和主頁面，展示記事本和Word簡單操作的微視頻，展示W(wǎng)ord軟件中的工具欄截圖。學(xué)生便可以結(jié)合這些圖文與影像信息，在思考與動手操作中解決問題和完成任務(wù)。

（二）設(shè)計協(xié)作學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生計算思維

教師還可以根據(jù)高中信息技術(shù)的課程內(nèi)容，運用小組合作的方式進(jìn)行教學(xué)，先運用生動的情境導(dǎo)入教學(xué)，之后再提出一些問題，讓學(xué)生以小組為單位思考和解答相關(guān)問題，小組內(nèi)部互相協(xié)作，之后進(jìn)行展示，教師根據(jù)各組代表的展示情況進(jìn)行總結(jié)[2]。教師通過設(shè)計類似的協(xié)作學(xué)習(xí)模式，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

例如，在教科版高中信息技術(shù)“音頻信息的加工”一課中，教師可以先利用多媒體工具播放各種音頻文件，比如有市場上的叫賣聲、英語聽力內(nèi)容和廣播新聞內(nèi)容等，之后提出問題：這些聲音是怎樣錄入和傳輸?shù)哪?？在學(xué)生試著回答后，確定“運用數(shù)字化音頻設(shè)備現(xiàn)場錄音”的主題，之后指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)。教師可以指導(dǎo)各個小組選擇聲音源、選擇麥克風(fēng)等硬件設(shè)備和錄音軟件、規(guī)劃需要錄制的內(nèi)容，之后讓各個小組設(shè)置麥克風(fēng)書信和調(diào)整輸入音量，并啟動錄音軟件開始錄音，最后結(jié)束錄音和保存音頻文件。通過設(shè)計這類協(xié)作學(xué)習(xí)的模式以及引導(dǎo)各個小組參與其中，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

（三）設(shè)計探究教學(xué)模式，鞏固學(xué)生計算思維

為更好地鞏固學(xué)生的計算思維，教師可以設(shè)計探究教學(xué)模式，通過設(shè)定探究主題，讓學(xué)生運用所學(xué)知識，設(shè)計規(guī)劃、分配任務(wù)、開發(fā)制作和評估測試，最后進(jìn)行課堂展示，在此過程中需要運用到計算思維，可以有效鞏固學(xué)生計算思維[3]。

例如，在教科版高中信息技術(shù)“信息集成一般過程”一課中，教師可以結(jié)合信息集成的概念，設(shè)計一項探究主題，在此過程中培養(yǎng)和鞏固學(xué)生的計算思維。所謂信息集成是指根據(jù)主題內(nèi)容，把文本、聲音、圖像、動畫與視頻等素材，有計劃和有目的地組織起來，為主題服務(wù)。為此，教師可以設(shè)計“我的家鄉(xiāng)”主題任務(wù)，讓學(xué)生運用之前所學(xué)的文本輸入、圖像處理、簡單動畫制作、音頻與視頻加工等知識，運用Word、PPT、Flash、錄音機、PS和Pr等軟件，選題立意、設(shè)計規(guī)劃、開發(fā)制作、評估測試和課堂展示等。在此過程中，各個小組可以確定介紹家鄉(xiāng)的主題，設(shè)計講解自然風(fēng)光、歷史文化和民風(fēng)民俗的目標(biāo)，規(guī)劃這些內(nèi)容的主要結(jié)構(gòu)，收集、加工圖文與影像素材，并運用以上軟件制作PPT文件、動畫和微視頻等，并在小組之間進(jìn)行小范圍測試，收集學(xué)生反饋的數(shù)據(jù)，并根據(jù)評價進(jìn)行修改和完善，最后分組展示在課堂上，由小組代表講解這些內(nèi)容。教師可以根據(jù)各個小組代表的展示情況以及小組的交流探討情況等，進(jìn)行科學(xué)的評價。

綜上所述，本文主要結(jié)合計算思維在高中信息技術(shù)教學(xué)中的設(shè)計方法的相關(guān)主題，通過探究運用計算思維解決問題的一般流程，在此基礎(chǔ)上探究高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的相關(guān)設(shè)計。在具體的教學(xué)中，教師可以通過設(shè)計任務(wù)驅(qū)動模式、協(xié)作學(xué)習(xí)模式、探究教學(xué)模式等，更好地啟發(fā)、培養(yǎng)和鞏固學(xué)生的計算思維，提高高中信息技術(shù)的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]姚海.高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計算思維的培養(yǎng)方法[J].中小學(xué)電教：下，2016（1）：9-10.

[2]張馨月.計算思維在高中信息技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].四川師范大學(xué)，2015.

[3]楊健.高中信息技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維培養(yǎng)的案例研究[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2016（007）：57-59.