计算思维在初中信息技术学科中实践分析

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  【摘 要】 信息技术的出现加快了人类文明的发展,并显著改善了人们的生活质量,信息技术也因此成为当前教育工作的重要组成部分。随着初高中信息技术课程版本的改革,计算思维的培养越来越受到重视,成为信息技术课程领域的重要内容之一。基于此,本文将对计算思维在初中信息技术学科的实践进行分析。
  【关键词】 计算思维  初中信息技术  学科实践
  前言:初中生的思维发展过程正由形象思维转为抽象逻辑思维,所以,对于学生的教育引导工作,教育工作者需要抓住学生的思维培育的关键期,计算思维是一种锻炼学生思维能力形成的方法,在运用计算思维进行信息技术讲解的过程中,学生的认知和动脑能力都会有所提升,激发其创新精神,进一步培养其信息素养。因此,利于计算思维方法进行信息技术授课,对教师和学生而言都具有良好教学作用。
  一、关于计算思维的探析
  (一)概念
  计算思维主要起源于美国,其主要含义为,当人们遇到问题时,则可以运用计算机进行问题的解答,因为计算机系统中有较为系统的问题设计方案,这有助于人们节省计算时间,并且结合计算机解题,也可以拓展人们的解题思路,让人们的思维得到较好的锻炼。在其概念中,笔者得知,教育工作者在授课时也可以有效的运用计算思维授课,这样不仅能锻炼学生的思维能力,也有利于学生多方面能力的培育,如阅读能力,写作能力,数学计算能力等,结合计算机教学,学生的成长才会丰富精彩。也正因为如此,计算思维在信息技术中得到广泛的运用,人们也开始将其融入到各科教学活动中。但如何运用计算思维让信息技术教学质量显著提升?这个问题仍然需要教育工作者们积极的探究。早在2013年时,就有相关专业人士指出,计算思维的分类和排序,分别是算法思维、评估、分解、抽象与概括。以下则是对这五种分类的探析,以便于教师可以将其运用到课堂教学中。
  (二)算法思维
  根据信息技术大纲可以得知,计算机在解决问题的过程中具有较为明确具体的程序和步骤,每一个程序和步骤都有具体的分解,而且完善计算的时间与人类相比也较为迅速,在有限的时间内计算机可以计算出大量的问题,所以,算法思维结合信息技术对学生解题具有明确的促进作用。研究显示,在计算思维中,算法思维属于其核心概念,算法思维早在二战时就已被运用到计算机解题中,在计算机中有大量的解题方法,而且当学生结合算法思维解题时,也会形成算法思想,以便于运用到日后的解题工作中。比如,人们通常会将狼、羊、菜 过河等词语作为算法思维,如果狼想要过河吃羊,则需要带一件物品才可以过河,如果羊想要过河吃菜,也需要带一件物品,但是由于狼、羊、菜三者存在特殊联系,要想完成目标,三者则不可以同时存在,那么该如何完成目标?信息技术教师则可以提出相关的问题引导条件,引发学生独特的思考,这样学生的思维则会得到较好的锻炼。
  (三)评估
  对于学生思考方法的判断,教师通过以观察和测验为主,了解学生的解题思路,但是如果采用计算思维的方法,教师对学生思维判断的范围则会拓宽,在计算思维中教师则是对学生解题思路進行全方位的评估,首先,在解题前,教师会根据学生平时的解题方式结合问题,对所要解决的题目进行策划,并确定评估方式,以此探究最为合适的评估渠道。其次,在遇到复杂的问题时,对学生的思考方式进行评估,计算思维虽然在不断的尝试,但与传统评估方式相比,效果更为明显。
  (四)分解
  所谓计算思维中分解就是在遇到问题时,教师运用计算思维可以将一个问题分解为几个问题,这样在解题时难度则会降低。在分解问题时,教师通常会遵循 MECE 原则,这样既可以让问题不脱离原本的问题,也可以让每个问题都具有一定的独立性。比如:在解决abs 函数相关问题的过程中,计算结果应该确定数的绝对值,这既需要保障解题的全面性,也要把问题模块化,所以,对问题进行分解更为有效。而教师在引导学生运用计算思维分解题型时,则可以联系生活,如,做家务,可以为一个大问题,提问学生做家务主要包括什么,这时学生则会回答洗衣服、做饭、拖地等,将其问题进行分解 ,而如果将这些问题交给机器人,机器人是如何完成家务?这也就和其内部呈现分解有着一定的联系。
  (五)抽象
  在解决问题的过程中,人们经常会采用抽象思维的方式解题,这样则可以将一些较为细节问题隐藏,去除不重要的问题条件,以此问题的核心更为明显,这样才能确定问题主要考察的方面。比如,水果有什么?橘子、香蕉、哈密瓜,将这些信息排除,则可以发现,这些水果的本质依旧是水果,从中可以得知,抽象实际上就是一个现象转换的过程,有普遍的现象转换为本质,这样人们在解决问题的过程中则可以探究其变化规律,在解题时也会更加轻松。
  (六)概括
  对于完成的问题,则可以对其进行概括,这样既可以做好归纳,也能从中衍生出新的问题,并发现更为丰富的知识,这些新的知识将以原有的问题作为基础不断的拓展。因此,在运用计算思维解题时,要能做好更为相关问题的处理工作,这样则可以让解题效率增长。比如,关于百钱买百鸡的问题,其中解题条件为公鸡、 母鸡及小鸡,在确定解题条件后,对结果做出一个判断,再次进行验证,反复得出结果,并做出准确的概括,这样解题方式则会更加突出,并对学生日后的学习产生影响。
  二、关于计算思维在信息技术教学实践的深入探析
  (一)游戏计算思维设计
  初中生的兴趣爱好虽然与小学生存在一定的差异,但不可否认,初中生依旧喜爱游戏,在游戏中可以感受快乐,对未知的游戏产生较强的探究欲望。因此,在运用计算思维展开信息技术授课时,教师则可以借助游戏的方式,让学生在游戏中锻炼自己的计算思维能力。教师在设计游戏计算思维教学方案的过程中,应注重游戏方式和机制的设计,让学生可以遵守游戏规则,有针对性的完成游戏目标,游戏计算思维的训练,能让学生愉快的学习信息技术知识,并在游戏化的学习过程中,对信息技术产生充足的学习动机,并对所要学习的知识有正确的认知,教师运用游戏的方法对学生的计算思维加以引导,则会帮助学生形成正确的价值观念,让学生逐渐形成良好的信息技术素养,这对于学生日后的思维锻炼有着良好的效果。举个简单的教学案例,如在 《动画设计与制作》这一节课中,其中主要包括的动画类型有动画补间动画、形状补间动画、引导层动画、遮罩动画等。教师在组织学生学习这些动画类型时,不仅需要让学生了解其运用的过程和方法,而且也需要让学生对动画游戏进行分解、抽象并进行描述概括,利用计算思维方式培养学生解决问题的能力,这样学生才会感知动画中每个人物形成的原因,学生也会对动画效果为之惊奇,从而操作兴趣也会被激发,这时教师则可以让学生操作计算机在游戏中做一些相关的动作,如移动、跳跃、挪动。   (二)可视化计算思维设计
  伴随计算机广泛运用在人们生活和工作中,大数据也随之形成,人们可以将所掌握的数据输入到计算机中,计算机根据人们提供的数据对大量的信息进行整理归纳,以此形成大数据,运用计算机形成的数据,不仅归类明确,而且数据信息量也较大,与传统的数据归纳相比,方法较为简单,并且效果良好,而正因为计算机具有如此功能,人们运用计算机的这些功能开始转换计算思维,将其数据转化为可视化的计算思维。为了让数据显示更为清晰,有利于人们的观察,人们开始借助计算机绘制图形,将数据融入到其中。而教师在授课时,则可以运用数据和图形的结合,让学生学习电子表格的操作方法,这样学生则可以对数据做好统计和处理,也可以运用图形表达数据,如我国不同城市空气优良指数,学生可以结合函数知识,绘制图表。对于初中生而言,大量的数据会影响其计算思维,所以,教师应给予一定的绘制条件,让其根据条件进行图表制作,如每个城市空气具体的指数,不同时段的指数,这样学生则可以掌握关键词,然后进行建模,学生会根据已有条件对问题进行处理,将其简单化,绘制电子表格时,将关键信息输入其中,以X轴、Y轴为代表,輸入相关的指数信息。这样所完成的图表清晰具体,一目了然,教师也可以提出相应的问题,让学生结合问题继续制作图表,根据不同城市指数变化,分析每个城市的污染程度,这样学生的思维既可以得到锻炼,计算思维的可视化也会产生效果。
  结束语:总之,作为一名信息技术教师,在运用计算思维讲课的过程中,教师注重学生的主体性,给与学生充足的锻炼思维的空间和时间,让学生可以自主思考信息技术的教学问题。在日常生活中,教师要带领学生一起学习信息技术知识,运用计算思维深入发掘更为丰富的信息技术知识,这样教师和学生的教与学的能力才会逐渐提升。对于教学方法,教师也应积极改进,为学生提供优质的教学条件,这样才有助于让计算思维在信息技术中产生良好的效果,学生和教师的信息素养也会随之形成。
  参考文献
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