计算思维如何在信息技术课程中实施

龙源期刊网计算思维如何在信息技术课程中实施作者：来源：《中国信息技术教育》2013年第06期真正从学科价值、思维方式的角度去规划设计课程，即使不是程序设计课程也同样能让学生经历学科的思维方式，培养计算思维。否则，即使开设了程序设计课程也达不到培养学生计算思维的目的。—李冬梅记者：中国以前也推广过程序设计文化、算法思维等，你们认为计算思维与它们之间是什么关系呢？会不会重新走回原来的枯燥乏味的老路呢？王荣良：我国的信息技术教育从程序设计文化、计算机工具论一路走来，进入21世纪，全面提升学生信息素养成为了信息技术课程的总目标。从事信息技术课程相关的工作者虽然充分反思了早期程序设计语言教学的弊端，但就程序设计教学对学生能力培养所具备的正向作用和普适意义缺乏足够的研讨。我曾提出“算法思维就是能清楚能说明问题解决的方法，能够将一个复杂的问题转化成若干子问题并将其进一步简化，以达到解决问题的目的，这也是科学和设计领域的一项重要技能”这样的观点，以期肯定在中小学开展程序设计教学的必要性，探索符合算法思维培养的教学形态，并以此为切入点探寻信息技术课程的学科价值。信息技术课程从程序设计文化起源，经历了30年的实践后，开始围绕以计算机为中心的机械计算讨论教育价值。这看似回归计算机这一原点，但在认识高度上有本质的不同。程序设计文化、算法思维、计算思维这三者至少在教学目标、教学内容、实现途径三方面存在不同。程序设计文化是以掌握一种程序设计语言使用方法为基本目标，并在此基础上让学生认识到当前计算机与程序设计的重要性。程序设计文化重点在高级语言及编程技巧上，并通过大量编程训练来完成。算法思维是以程序设计为载体，让学生能清楚地理解问题解决的规则，能够认识到问题的起点、边界和限定范围，按部就班地完成任务或解决问题。算法思维尽管涉及程序，但更关注算法的实现，强调的是通过算法来理解计算机对预设问题的解决过程，并能清楚地分析问题解决的优劣。至于计算思维，可以通过程序设计但也不是唯一通过程序设计来实现培养。计算思维是从机械计算的实现过程来理解解决信息处理问题的一般方法以及机械计算所特有的技巧，并能认识机械计算与人脑计算的优劣。李冬梅：这里分两点来回答。第一，关于计算思维与算法思维，我认为计算思维包括算法思维，算法思维是计算思维的一部分。算法思维常常与程序设计联系在一起。计算思维则更广泛，就中小学信息技术课程教学，即使不编写程序，只运用现成的技术和软件工具去解决问题，也需要计算思维来分析问题，建立模型，设计方法，检测结果，等等。当然算法思维是计算思维的核心内容。程序设计是最能体现计算思维的。第二，“会不会重新走回原来枯燥乏味龙源期刊网的老路？”首先，我不同意这个说法，怎么能说程序设计是枯燥乏味的呢？只能说一部分教师把程序设计教得枯燥乏味。在我的教学生涯中，程序设计课是最受学生欢迎的课，也是学生自觉自愿投入精力最多的课。在我的程序设计课上，学生充分发挥自己的想象和创造力，利用所学，设计创作出一个又一个内容丰富、技术超强的令人惊讶的程序作品。程序设计是最能体现信息技术学科创新性和实践性的内容，同时也是最能突出学科思维方式的内容。关键是要深刻理解其核心价值，运用恰当的教学策略并体现在教学设计、教学评价和教学实施上。记者：你们认为在中小学信息技术课程中应该如何培养学生的计算思维呢？是不是开设程序设计课程就是培养计算思维呢？王荣良：根据周以真教授的观点：计算思维是一种递归思维，是一种采用抽象和分解来解决庞杂的任务的方法，是一种按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式保证系统安全的思维，是一种用启发式的推理来求解的方法，是一种在时间和空间之间、处理能力和存储容量之间进行权衡的思维。这些思维和方法不只属于计算机，与日常生活也紧密相关。超市结账付费就与多服务处理器或操作系统的多任务分配有很大的相似性。在中小学引入计算思维并不只是为了培养计算机系统开发人员，更不会局限于程序设计。同样，仅通过开设程序设计课程也是很难全面实施这些思维的训练、方法的学习、能力的培养。计算思维的本质是抽象和自动化。计算思维中的抽象体现在完全使用符号系统，甚至形式化语言。计算思维是一种方法论，渗透于信息技术课程之中，如内存与外存的调度也有计算思维的思想。正式引入计算思维到基础教育的前提，是需要对不同学段如何呈现计算思维开展深入研究。我想说的是，计算思维不仅是体现在课程的具体知识体系中，还应该体现在教学过程与方法之中。可能尝试并进一步探索的方法有：①突破传统知识传授，在教学中开展思维训练；②引导学生通过应用程序设计语言或其他信息处理工具解决实际问题来学习信息技术基础知识和基本技能；③通过探究信息技术处理信息的过程，体验计算思维的核心思想。李冬梅：前面我已经谈到，用计算思维来表述信息技术学科思维特点是比较恰当的。真正从学科价值、思维方式的角度去规划设计课程，即使不是程序设计课程也同样能让学生经历学科的思维方式，培养计算思维。否则，即使开设了程序设计课程也达不到培养学生计算思维的目的。那么，如何让学生在信息技术学科学习过程中，经历、体验并逐步建立起学科独特的思维方式呢？显然，它不是用几节课的时间，专门训练一下就能实现，需要学生在一个较长的时期中，通过每次课的学习逐步建立、形成起来。也就是说，在每次课上都要让学生经历发现问题、提出问题、利用学科思维方式解决问题的过程。这就需要打破现有的以一个个知识点、技能点为主线，按知识（技能）点将学习内容分块的教学组织方式，打破目前流行的讲一点练一点的几段式课堂教学模式。经过长期的教学研究和实践，我现在采取的教学策略如下。龙源期刊网首先，从学科的特点和深层价值出发，按照学科知识的内在结构重组教学内容，形成具有一定内在联系的相对独立的结构单元。以项目的方式为每个单元设计课堂作业，每堂课或一个单元完成一个项目任务。其次，每个项目任务的内容设计为完全开放的主题，或者确定一个大的主题范围，让学生自己去发现能够应用所学内容解决的信息技术问题，从中选择出合适的问题作为项目主题。然后，综合应用知识、技能、能力来分析问题，设计解决问题方案，最终让计算机完成方案，得出结果。这种开放的问题设计，开放的问题解决方案，开放的结果也是对学生计算思维的最好的锤炼。当学生的每次信息技术课都在经历这样的过程，他们的学科思维方式和思维能力就会逐步建立并强化起来。再次，重组信息技术课堂结构。我主张信息技术课要一次上两节，实现九十分钟连排课。开放的项目主题为学生提供了想象创造的空间，与此同时，还需要为学生提供实现想象的充足时间和良好的环境。因此，常规的45分钟课堂是远远不够的，必须两节课连排，学生才有可能进行深层次的思考与实践。而且，在连排的课堂上要以教师精讲为基础，以学生的实践作为重点。这样，把课堂分成两部分：一部分学习新内容，精讲，约占整个课堂的三分之一时间；另一部分完成项目作业，深层学习，约占三分之二时间。这样的教学方式使学生在每一次课上都能感受到思维方式上的收获。有学生说：“老师给我上的第一节信息课就给我留下了很深的印象，因为李老师非常重视我们思维的过程，让我们深刻地理解电脑程序的工作原理，而不是只会使用。这让我很感动。我以后的工作可能需要的不是信息技术中的一个个零碎知识点，如某个按钮的作用之类，而是一种信息技术这门学科的思维方式，以及对于电脑这种现代人离不开的工具的深刻理解”。——北大附中14届学生万雅兰谭浩强教授在“研究计算思维，坚持面向应用”一文中说：“计算思维主要不是靠讲课得来的，而是在学习和应用计算机过程中培养的。学生对计算机应用越深入，对计算思维的认识就越深刻。”结合我的教学实践，他这段话有很重要的意义。信息技术教育具有很强的实践性，如果不给学生思考和实践的时间与空间，就不能有效地培养学生的计算思维。教师要转变教学观念，改变教学方法，围绕实践性这个学科特点，让学生在解决问题中提高计算思维能力。