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以计算思维为导向的高中信息技术课程的设计与实践研究

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  摘要:《普通高中信息技术课程标准(2017)》中指出,信息技术课程所关注的就是学生可以养成利用计算思维解决问题的能力,并且也将其作为学科中的一个核心素养,这也反映出培养计算思维在高中信息技术课程中占据着重要的地位。文章在研究过程中将计算思维作为基础,进行实践研究,以探索出程序设计教学怎样培养学生计算思维。
  关键词:计算思维;高中信息技术课程;设计实践
  中图分类号:G4 文献标识码:A
  引言
  《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中指出,教育想要得到发展就需要进行改革[1]。在教育改革中成功的标志就是学习者需要发展自主学习的能力,并且形成个性化的学习方法。程序设计思想和计算思维核心概念之间有紧密地联系。
  一、培养计算思维为导向课程教学设计
  (一)基于计算思维教学设计理念
  教师在教学过程中,也需要为学生提供一个良好的学习环境,这样可以加深学生对计算机知识的理解。在对基本内容练习时,需要教师进行引导,然后再进行思考,这样可以让学生对基础知识有更加深入地了解,还可以对计算思维数据模型进行训练。在教学具有一定难度的知识时,要引导学生采用自主学习的方式,从中将抽象的知识进行分解,然后模拟操作,总结出题目的规律,最终建立起数学模型,利用计算机语言来解决实际中的问题。
  在进行实践性训练的时候,也需要不断的总结实践练习过程中的经验,思考具体的过程,在实际训练中培养学生计算思维、动手应用能力。利用计算思维来解决问题的方法是:分析关注点-对抽象知识分解-启发推理-构造-建模-验证-纠错。课堂教学过程中,教师需要引导学生根据解决问题的方法来体会出程序设计过程中的魅力,激发出他们解决问题的动力。具体教学过程中,需要将计算思维融入到课程中,以培养学生计算思维能力。
  (二)基于计算思维教学设计思路
  一是,课前研究教学目标、重难点。对教学主题进行选择的时候,需要重视培养学生计算思维理念,并将其在教学目标中明确指出来。突破重点时,也是可以采用以问题为中心的方法引导、激发出学生自身的计算思维。
  二是,教学中重视进行思维训练。实际教学过程中,需要设计出可以引导学生思考的实例,然后导入新的知识,这样可以帮助学生理解出所学知识。然后采用同类型的知识点问题任务激发出学生独立思考的能力,并做到自主分析问题,解决问题中巩固相关知识。
  三是,课堂评价和反思。检验学生学习效果以及培养计算思维的情况,可以采用教师访谈、学生面对面访谈、考核等多种方式进行,,课后的时候也需要进行教学反思,从中进行有效总结。
  二、以计算思维为导向的高中信息技术课程的设计案例
  (一)教学设计
  1.教材分析
  本次课程使用的教材是《中学生计算机程序设计》。其中案例的第六章第四节《简单枚举算法》教材中的例题是“农夫买兔子”,该问题属于在生活中比较经典的枚举方法应用,并且也更容易引起学生兴趣。
  2.学情分析
  本次学习者他们在学习能力方面比较强,文化学科成绩也较为优秀。经过半个学期的学习,已经对Python程序设计中的基本语法、编程语句都有了熟练地掌握,而且大多数的学生都可以高质量的完成课后巩固习题。
  3.教学内容
  本次设计中是将教材中的内容为参考,重新建构教学中的内容。
  4.教学方式
  教学方式实际上就是在一定的教学原则上,为了实现教学目标,教师在具体教学过程中采取的相关活动。针对《简单枚举算法》的教学实践中,主要采取讲授、归纳总结、活动探究等方法,在采用的原则方面也是有利于培养学生计算思维。
  (二)教学案例
  1.教学目标
  对枚举法内涵、一般实现过程有一定的理解,并且学会结合数据特征抽象枚举模型,归纳出枚举法枚举技巧。结合具体的问题,深入挖掘出相关数据中的约束条件,学习枚举法中优化的技巧[2]。
  以农民买兔问题为例,通过观察、归纳和应用,分析了枚举法解决问题的基本过程,培养了学生的建设性计算思维。从一个例子中得出结论,火柴棒等式问题可以加强学生地理探索和独立发现的学习能力,引导学生使用枚举法解决实际问题。
  体验运用枚举法解决问题的过程,享受把电脑变成解决问题的乐趣。在具体治疗的过程中,会出现很多问题。在这个时候,有必要让学生认识到问题解决方法的多样性,训练学生简化计算思维。
  2.教学中的重难点
  让学生可以根据教学案例中深入理解枚举法求解问题的基本思路,并且掌握好这种计算思维方法。
  分析问题,建立起问题模型,实现枚举方法最优化。
  3.教学方法
  具体教学过程中采用了教学方法、案例教学法、任务驱动法和课堂讨论法。
  4.教学课时
  本次教学过程中使用到的课时有2课时。
  5.教学环境
  教学中有计算机教室、广播系统、希沃智能触摸屏教學一体机。
  6.教学过程
  整个教学过程中涉及到了创设情境、认知主题,新课讲授、及时巩固,自主完成、探究主题,枚举优化、课堂任务,加强应用、分析问题,拓展提升、归纳总结几部分。
  7.教学反思
  在这堂课中主要是学习枚举法,利用农夫买兔子这一比较简单的问题作为引导,深入探究枚举法。第一,情景引入。结合教学中的实际情境,提出问题,引发学生思考,并培养学生计算思维抽象能力;第二,新课讲授过程。利用农夫买兔子的问题来引导学生利用简单方法分析问题,并建立起问题数学模型,将复杂问题简单化,归纳枚举法基本概念,在学生脑海中初步建立枚举法计算思维意识;第三,探究主题,枚举优化教学中。学生经过教师的启发,重新挖掘问题中隐含的数据约束性质,并且利用数学模型进行优化;第四,拓展思维。采用火柴棒等式方程的方式,学生对枚举概念进行理解的同时,提高了任务驱动知识应用能力;第五,归纳总结。将本堂课中所学内容进行了总结,将枚举法概念、思路理清楚,并被学生所吸收[3]。
  结束语
  综上所述,文章对高中信息技术课程教学进行了实践研究,尝试以培养学生计算思维为导向的课程教学设计,试图在教学中渗透计算思维,并站在学生角度上求解提供多样化的思维方式,这对培养学生计算思维来说起到了积极的作用。
  参考文献
  [1]孟真.面向计算思维的小学信息技术教学游戏设计研究[D].曲阜师范大学.2019.
  [2]王颖.面向计算思维中计算概念的小学Scratch学习任务设计研究[D].河北大学.2019.
  [3]张晓涛.高中信息技术课程过程性评价设计与实践研究[D].西北师范大学.2020.
  作者简介:陈虹霖(1997.02--),女,汉族,福建龙岩人,本科,二级教师,主要研究方向:编程思维在高中信息技术教学中的实践与应用。

gzslib202206132318

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