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摘要:计算思维是信息技术学科的重要组成，更是教育学者研究的重要课题之一。教育部明确指出，信息技术教师在教学过程中应善于培养学生的计算思维，促使学生将复杂抽象的问题分解为更简单的问题，并在相似经验与问题间建立联系，同时学会在忽略不相关的细节前提下，正确识别重要的信息，优化分析与思考问题，得出解决方案，最后按照步骤依次解决问题[1]。信息技术教师应该从学生实际情况出发，在教学过程中多方面培养学生的计算思维，激发他们的学习兴趣，进而提升学生的信息素养。
关键词:信息技术；课堂教学；计算思维；策略
1引言
在新一轮的课程改革中，明确提出信息技术的核心素养应包含以下四个方面：“信息意识”、“计算思维”、“数字化学习”、“信息社会责任”。其中计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成解决方案的过程中所产生的一系列思维活动[2]。随着经济水平的大幅度提升，信息技术实现了快速发展，涌现出很多与信息技术有关的高科技产品。其中，大部分产品与技术和人类的思维有着紧密联系。因此，在教学中培养学生思维能力变得越来越重要。计算思维是人类分析问题和解决问题的重要方式。信息技术作为培养学生信息素养与综合素质的重要学科，肩负着培养学生计算思维、促使学生学会基于理性角度归纳解决问题的方式、提高他们学习的效率和质量、实现预期课程目标的重任。
2培养方法
2.1搭建解决问题桥梁。人们对于熟悉的事物往往比较容易理解和掌握。在讲解新知识时，教师应多从生活中去寻找与计算机解决问题之间的关联，近而搭建它们之间的桥梁，帮助学生分析理解现实问题如何转换为应用计算机来解决问题的步骤和方法。中学生对生活中的一些事物已经有了自己的固定思维模式，适当地引导并合理地加以运用，对培养学生的计算思维可以起到积极的指导作用[3]。下面以取款机取钱为例[4]，介绍学习算法的基本结构时，教师如何课堂上引导学生积极思考。首先，在非常顺利的取款情况下，可作出如图1所示的流程图。这种按照顺序执行的方法，即为顺序结构。然后，继续引导学生思考：以上的步骤能否随便调换？能否反顺序执行？最后得出的结论是：不能。顺序结构的特点就是只能按照顺序来执行，不能改变顺序。人们日常取款时，有没有遇到密码出错的情况？如果有，则取款机是依据什么来判定的？从而引出选择结构：这是一种根据给定条件进行判断的结构[5]。对这个例子，可引导学生作出如图2所示的流程图。继续引导学生思考：密码是否正确地选择时，菱形框的两边能不能同时执行？答案显而易见是不可以的，只能选择其中的一种。人们在取款的过程中，除了出现以上的情况外，还可能出现以下意外：输入的金额太大；输入的金额不是取款机上指定的整数；取款机上没有钱了等，以此引出第三种结构：循环结构，即一种重复某一部分操作的结构。然后引导学生在选择结构的基础上完善如图3所示的流程图。这样的引导对于提高学生的自信心和成就感起到积极性的作用。在学生较熟练地掌握三种基本算法结构之后，可以适当地提升类似问题的难度，如考试成绩的等级划分属于哪种算法结构。最终学生们发现要解决的问题本质是一样的。因此，接下来学生能够举一反三地把这三种算法应用到其他的生活中。这种搭建现实与计算机解决问题的方法对培养学生的计算思维具有一定的锻炼和提升作用。
2.2项目引导分析。为了防止学生在学习中产生枯燥感而影响课堂教学效率，教师在备课阶段应充分考虑学生学习兴趣与理解能力。恰当的项目设计，适当的项目引导，对培养学生的计算思维具有一定的作用。在设计项目中要选择贴近日常生活并且是学生所能够理解的案例，有针对性、目的性地引导学生学习章节中的重、难点[6]。通过项目问题的提出，适当地展开分析讨论，设计思路，强化拓展，将其应用到其它类似的问题中。通过项目案例的实施与实现，学生的计算思维能力将得到一定的锻炼和提升。例如，在引导学生学习数据的图形化表示时，可以给学生设计项目：“网络安全”。课前利用umu平台制作问卷调查，内容为“中学生网络安全行为问卷调查”，如图4所示。这个作为他们上课前对网络安全的初步考查。这些数据在课堂中以小项目的形式展开。在导入部分，教师围绕总项目的网络安全引用了两个视频——“高考志愿被篡改”和“手机丢失资金被盗的新闻报道”引出共勉——网络安全与我们生活息息相关。接着展示课前问卷调查数据引出本课主题：在Excel中，利用图表可以将数据可视化，能更形象、直观地表达数据。围绕网络安全这个总项目，把它分解成三个小项目：（1）对比班级学生收到获奖短信处理方式的人数；（2）分析班级学生在网络上上填写个人信息真实度的比例情况；（3）分析班级学生一周的上网趋势。图表的创建是通过调用图表向导再按照步骤来创建和设置图表属性[7]。如果只是为了创建图表，大部分学生只要参照课本步骤操作就可以完成。但在教学中如何引导学生针对不同类型的数据，得到直观、合适的结果。这就需要采用不同类型的图表，需要在思维上适当地引导和启发[7]。在实践中常常遇到学生选择的图表类型与要求不相符，此时是重新制作图表还是可以直接修改图表？如果能直接修改，是不是可以达到预期的效果？在这个项目中教师可以引导学生针对这些问题进行分组探究。通过老师的引导和学生的探究发现可以通过修改图表的属性来解决这一问题。修改完后有没有新的问题出现？如图表的标题不对，或者数据不对，能不能用刚才修改图表属性的方法或者设置图表向导的方法来完成修改？在整个项目的实施过程中，教师可以不断地抛出新问题，引导学生思考：对于学生一周的上网趋势，为什么不适合用柱形图？如果遇到类似的数据，如不同年龄段的身高，有什么变化特征？这个变化特征适合用哪种图表来表示？通过一系列的思考和操作后，能够将不同图表的应用范而推广到生活中，从而增强利用信息技术解决实际问题的能力，让所学知识更好地服务于生活。在信息技术课堂教学中，合理的项目设计、正确的教师引导对学生提升计算思维起到了重要作用。
2.3创新实践教学。只有创新型的课堂，才能更有力地促进学生的计算思维能力的发展。信息技术课堂中要让学生不只是学会基础知识和基本技能，还应培养他们学会信息技术的学习方法。对于技术的学习和应用只是一种方式，而教学的核心是培养计算思维能力[8]。以物联网相关知识为例，该章节知识内容较为抽象，教师在教学过程中仅借助机房无法完整地为学生演示，而学生也只能掌握浅层次的知识和操作技能，难以实现系统学习。信息技术教师可以运用Micro:bit为学生设置任务，引领学生采取小组合作学习与自主思考方式分析与解决问题，最后解决问题，强化学生思维能力。在具体教学中可从以下方面着手：首先制定教学目标并基于此建立物联网技术学习模型。学生主动学习的重要因素是兴趣。Micro:bit最为显著的优势为模块拼接编程与可视化操作。教师可充分利用上述两点优势巧用Micro:bit将枯燥单一的教学转为生动有趣的教学，使学生在理解和掌握知识以及与其他人沟通交流时强化计算思维能力。其次借助Micro:bit模块化思维实现探究学习。信息技术教师可待学生提出疑惑后指导他们深入思考，如该以哪种形式在界面随机出现地鼠、点击分数后该如何计算、出现何种情况点击地鼠等。信息技术在教学体系中可适当引入竞争，激发学生参与的积极性。教师在学生相互交流时须明确规划时间，但要保证学生独立自主地思考，教师也须适当参与其中并结合任务制定目标，引领学生明确任务关键点后使其在脑海中形成相对抽象的知识概念，并产生运用Micro:bit开展实践心理。此外，信息技术教师可指导学生将问题分为多个小问题，再以单独模块体现并形成多个清晰小模块。该方式的优势在于指导学生解决问题。教师需在此过程中积极鼓励学生采取模块化方式实现系统功能，再挖寻不同模块问题对应的关键性因素及模块间的联系。最后引导学生开展实践验证运用模块化方式取得结果，不断强化学生计算思维能力。
2.4优化课堂教学形式。任何课程教师如果设置的情境过于枯燥单一，则无法激发学生学习兴趣及实现预期课程目标。教师在具体授课中可适当丰富情境，启发学生思维与智慧。事实上，课程在每个阶段均在不同重点体现计算思维，但大部分信息技术会潜意识忽略这一想法。如果教师在教学过程中刻意强化学生此方面能力，只会加重课堂教学的突兀感。对此，教师可适当创设有趣情境，引领学生参与其中。不同学生在情境介绍中的切入点不同。正因不同切入点有利于学生形成发散思维，为培养学生计算思维奠定坚实基础。例如在学习搭建救援机器人知识时，教师为学生设计“走迷宫”情境，首先要分解。计算思维首要步骤即将问题划分为多个较细且可管理的问题，便于学生寻找解决复杂问题方式[9]。机器人走出迷宫须经历较为复杂的过程，更会面对多种情况，根据任务需求指导学生分解机器人可能在迷宫中的遇到情况。分解任务后难度大幅度降低。整个学习氛围浓烈，学生探究欲望强。其次是模式识别。该模式即寻找分解后的若干小问题中存在的不同之处。对此，教师让学生蒙上双眼走迷宫，借此发现人和机器人走迷宫的不同之处。学生在此过程中会发现人会通过双手摸索寻找出口；对于机器人，可为其装置红外避障传感器感知周围环境。然后在模式归纳与算法设计方面，教师可指导学生分解机器人在走迷宫时该采取哪种方式，强化学生计算思维意识。最后让学生计算哪组机器人走出迷宫时间最短，进而得知机器人走迷宫最佳策略。通过为学生创设机器人走迷宫情境促使学生强化计算思维，提升运用信息技术分析抽象问题的能力。
3结束语
计算思维是学生终身发展不可缺少的思维形式，更是适应信息时代的重要技能。信息技术应充分重视计算思维对学生未来发展的重要性和必要性，在日常教学中结合学生学情制定科学合理的教学方案，使学生形成良好的思维模式与分析问题、解决问题能力，提高信息技术教学质量，为终身发展做好铺垫。
作者:魏丽琼 单位:福建省莆田第三中学
