计算思维视域下信息技术教学的策略

摘   要：计算思维是信息技术课程的核心内容，也是学生必备的能力。在当前的中小学信息技术教育中，教师要帮助学生掌握计算思维，而不是让学生单纯地掌握计算机操作技能。笔者针对信息技术课堂中计算思维的培养需求，结合初中信息技术课堂教学实例，分析了计算思维视域下信息技术教学的策略。

关键词：计算思维    初中信息技术   项目式学习

在初中信息技术教学中，教师要重视计算思维的渗透，提升学生的信息素养。因此，笔者提出了创设情境，引导学生主动建构；项目学习，解决具体问题；模式识别，提炼学科规律这三种典型的教学策略，以期促进学生计算思维能力的提升。

一、创设情境，引导学生主动建构

学生在刚刚接触信息技术知识时，更加偏向于具象思维，难以从抽象的角度理解信息技术知识，因此教师应有意识地针对学生的认知特点，采取情境教学策略，引导学生主动建构信息技术知识体系。

（一）实物操作，理解工作原理

从实际案例出发创设学习情境，引导学生在理解的基础上对案例进行修改、模仿及再创作，归纳出解决问题的方法，是有效培养学生计算思维的途径。教师应结合教学内容，为学生创设具体的操作情境，帮助学生获取直观的计算机相关知识。

在课堂教学中，教师为学生提供具体的操作案例，是方便学生理解计算机工作原理的常见方法。比如，在学习“图片加工”时，学生需要理解“图片”这一虚拟物在计算机中具备的基本属性，理解各项属性的含义及修改原理。对此，教师可以为学生提供具体的案例，给出不同格式的图片，让学生通过“双击打开”的方式，观察其基本属性，如尺寸、色彩及文件大小等。之后，教师可以给出操作方式，让学生在教师的引导下，打开图片加工软件，按照操作流程实现图片的色彩修正、裁剪拼接及放大压缩等。

在上述教学设计中，教师通过一个图片修改的案例指导，为学生提供了具体的操作流程，让学生经历自主动手实践的过程，加深了学生对计算机工作原理的理解，提升了学生对于信息技术的迁移能力，促进了学生计算思维的发展。

（二）再现生活，调动情感体验

联系生活经验，调动学生的情感体验，可以帮助教师创设符合学生心理特点和认知规律的生活情境，在生活情境中再现课堂知识的建构过程。教师应结合信息技术与实际生活，充分利用学生的情感体验，促进学生计算思维的发展。

比如，在教学“数据处理与统计”时，教师可以创设生活情境，鼓励学生利用Excel软件对数据进行处理。教师创设的情境如下：“我收集了班内某次英语考试的成绩，其中客观题分数由读卡器给出，存在Excel文件中；主观题分数需要手动输入表格，两者相加得出学生的总成绩。请利用表格，排出这个班学生的成绩顺序，并计算考试成绩的平均值。”在这一情境下，学生的生活经验得到充分调动，纷纷对情境中的数据进行处理、分析。学生利用Excel表格的排序功能，按照分数的高低进行排序，之后利用表格中的计算平均值的函数，计算出所有学生的平均分数。

调动学生的情感体验，不仅可以激发学生的学习积极性，还可以有效增强学生的信息意识，让学生感受到信息技术在生活中的广泛应用，从而促使学生深度建构信息技术知识体系，强化计算思维。

（三）设计游戏，迸发创新活力

在学生的认知中，计算机往往是与游戏紧密联系的，因此教师在进行教学设计时，应充分考虑这一因素，创设游戏学习情境，让学生在轻松的氛围下主动建构知识，迸发创新活力，实现计算思维的发展。

结合信息技术教学内容设计游戏，可以充分激发学生的创新活力。比如，在学习“智能风扇”时，教师可以设计游戏环节，让学生根据自己的生活经验，自主设计智能风扇的感应方式和工作控制功能，并结合组合套件选取合适的传感器，完成程序设计，实现智能风扇的功能运用。教师还可以通过比赛的形式，选出班级内将智能风扇设计得最好的学生，激励学生充分发散思维，如利用超声波传感器测量人体和风扇之间的距离，实现“人靠近风扇即自动打开”的功能，或者利用声音传感器，让风扇识别语音后自动开启。

在游戏化课堂中，学生的思维得到有效发散，他们可以充分发挥自己的想象力，结合生活经验，进行创新设计，提升自身的信息素养。

二、项目式学习，解决具体问题

项目式学习是指学生在教师的指导下，通过独立分析以及合作探究等过程，完成一个完整的项目任务。在项目式学习中，学生可以经历完整的问题分析—形成方案—程序编写的过程，最后解决具体问题。完整的信息技术应用过程，对于培养学生的逻辑思维及计算思维有着积极的作用。

（一）深度分析，形成科学方案

在一般的计算机项目式学习中，首要环节就是方案调研与设计。而将其引申到课堂教学中，教师同样需要引导学生进行深度调研，形成一套完整可行的科学方案，再进行后续的环节。因此，在项目式学习中，教师应引领学生对具体问题进行深度分析，鼓励学生在交流互动中得出科学方案。

深度分析主要指对需求及已有资源进行归类和总结，尝试利用已有资源满足某一项需求。比如，在学习“红外传感器”时，教师可以设计具体的项目：“设计一个迎宾机器人，当检测到有人靠近时，机器人会发出响声。”并给学生提供辅助器材，包括插线机器人及红外传感器套件。首先，教师可以引领学生分析红外传感器的作用，明确其可以对人体进行探测，并通过连接线发出对应的信号。之后，教师带领学生分析如何实现上述功能，学生通过分析得出，可以将红外传感器、蜂鸣器及插线机器人连接，令机器人检测红外传感器的信号，当检测到有目标靠近时，蜂鸣器发出声音。针对该方案，教师引导学生设计对应的程序图，从而形成科学的项目方案。

深度分析环节是培养学生计算思维的重要一环，在这一环节中，学生需要充分利用所学知识，努力解决实际问题，从而锻炼思维能力。

（二）编写程序，修改指令参数

在项目式学习中，编程的作用十分突出，学生需要根据设计方案，完成编程设计，满足任务需求。编程设计最能体现计算思维，因此，教师应加强对学生编程设计的指导，鼓励学生通过修改指令参数，深度理解计算机编程语言，深化计算思维。

条件判断是编程设计中的一种基础语句，理解条件判断对于培养学生的计算思维有着十分积极的作用。在学习“红外传感器”时，学生被要求进行深入分析，确定项目方案，实现编程设计。在这个过程中，学生需要根据红外传感器的输出，判断是否有目标靠近，这时学生就需要用到条件判断语句。已知红外传感器对于不同距离的探测返回值大小不同，学生通过修改条件判断语句中的阈值大小，就可以实现对不同距离目标的检测。在修改参数的过程中，学生对整个方案的流程有了更深刻的理解，促进了计算思维的提升。

（三）拓展创新，进行知识迁移

计算思维视域下的项目式学习对学生的创新能力提出了更高的要求，要求学生在掌握信息技术操作本领的基础上，进行知识迁移，将信息技术知识应用在多个知识领域中，实现计算思维的活学活用。这就要求教师在开展项目式学习的过程中，有意识地引导学生进行拓展创新，实现信息技术知识的迁移。

比如，在教学“红外传感器”时，在完成智能风扇的设计后，教师可以引导学生基于现有设备，进行拓展创新，尝试实现新的功能。学生再次对已有设备的功能进行细致分析，提出了功能更加丰富的智能风扇设计方案，即通过红外传感器测量风扇与人体之间的距离，距离越近，则蜂鸣器发出的声音越尖锐，同时风扇转速越快；随着人体远离风扇，风扇的转速降低，同时蜂鸣器发出的声音变得低沉。之后，学生基于编程语言设计，实现了上述功能。

三、模式识别，提炼学科规律

计算思维是逻辑思维及抽象思维的集合体，这在编程语言设计中体现得最为明显，这就导致学生对编程语言的理解存在较大的困难。因此，教师应采用模式识别的教学方法，促使学生理解学科规律，掌握编程语言设计方法，发展计算思维。

（一）画出图示，讨论结构特点

流程图绘制，是深度理解计算机程序执行流程、培育学生计算思维的有效手段。通过流程图的绘制，教师可以将抽象的计算过程直观地呈现给学生，让学生在了解计算机程序结构特点的同时，实现计算思维的提升。因此，教师应引导学生基于对计算机程序的理解，自主绘制流程图，讨论不同计算机程序结构的特点。

循环语句是常见的一种编程语言结构，教师引领学生针对不同的循环实现方式绘制流程图，可以助力学生建立完善的计算机语言知识体系。在学习“循环语句”时，教师应引导学生针对教材中的三种结构，分别绘制流程图，并分析其结构特点。通过讨论不同结构的循环语句流程图，学生会发现，三种结构都可以实现条件循环语句，从而对计算机的实际运行过程有了更深刻的理解。

（二）顺势而导，探究算法基础

对算法基础的理解，建立在学生自主探究的基础上，这就要求教师在课堂教学中发挥引导作用，凸显学生的学习主体地位，结合教学内容有效分析学生面临的问题，并顺势引导学生基于信息技术学科的特点，思考编程的算法流程，促进学生计算思维能力的提升。

基于问题情境引导学生顺势思考，是帮助学生深入理解算法原理的有效方法。比如，在教学“循环语句”时，笔者布置的编程任务如下：“怎样令计算机打印出每行10个，共10行‘星号’？如何实现每一行的‘星号’数与行号一致？”针对这一问题，学生的初始想法是利用编程打印10次输出语句，每一个语句中分别输入需要打印的内容。这种方法很明显效率低下，不符合简洁编程的原则，对此，笔者顺势引导学生基于所学的循环语句，对程序进行优化和修正。结合循环语句设计，学生最终设计出合理的循环结构程序。

在上述教学设计中，教师以编程任务的形式创设问题情境，调动学生的求知欲望，顺势引导学生利用新算法结构，对程序进行优化，从而促使学生深入理解算法结构，掌握计算思维的迁移能力。

综上所述，培养学生的计算思维能力，是当前教育背景下信息技术课堂的核心教学目标，教师应把握计算思维的抽象特征，优化课堂教学模式，凸显课堂教学中学生的主体地位，鼓励学生在自主探究的过程中掌握信息技术操作技能，理解编程设计的原理，提升计算思维能力。

参考文献：

[1]陆洁.任务驱动教学法在初中信息技术教学中的应用策略研究 [J].中小学电教，2023，（3）：25-27.

[2]霍树霞.项目教学法在初中信息技术课程中的应用策略研究 [J].天天爱科学（教学研究），2022，（5）：13-14.

[3]焦永刚.项目教学法在初中信息技术课堂教学中的应用 [J].试题与研究，2022，（8）：100-101.

[4]曾衬弟.情境教学法在初中信息技术课堂教学中的应用 [J].教育信息技术，2021，（5）：75-77.

[5]刘德元.在初中信息技术教学中运用项目教学法 [J].知识窗（教师版），2020，（12）：83.