呂莉

摘? 要：隨著課程改革的不斷深化，明確了信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的概念，有效突出了計算思維在信息技術(shù)教學(xué)中的重要地位。信息技術(shù)課堂的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和解決問題的能力。文章以“機器人走迷宮”為例，探究在初中信息技術(shù)課堂中學(xué)生計算思維的有效培養(yǎng)策略。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);計算思維;培養(yǎng)策略

計算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是學(xué)生個體充分利用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在解決問題過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。具備計算思維的學(xué)生通過多種方式收集各種信息資源，并且運用科學(xué)、合理的算法形成問題解決的方案，這是問題解決的有效方式。因此，在信息技術(shù)課堂中，教師要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，推動信息技術(shù)課程健康發(fā)展。文章以甘肅教育出版社《義務(wù)教育實驗教科書·信息技術(shù)》八年級下冊“機器人走迷宮”為例，探討如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

一、“機器人走迷宮”的分解

計算思維能夠分解問題，由復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚膯栴}。學(xué)生完成從解決簡單的問題再到解決復(fù)雜的問題這一過程，便是復(fù)雜問題的有效解決方法。

“機器人走迷宮”這一過程較為復(fù)雜，需要學(xué)生面對各種不同的情境，按照任務(wù)需求分解機器人在迷宮中面對的情況，即分為左邊沒有墻，左邊有墻、前邊沒有墻，左邊有墻、前邊也有墻三種情況。解決機器人在這三種情況下的行動，就可以讓機器人走出迷宮，這也降低了“機器人走迷宮”任務(wù)的難度，激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。

二、“機器人走迷宮”的模式識別

教師組織學(xué)生模仿“機器人走迷宮”活動，找出人走迷宮與機器人走迷宮之間的異同，并根據(jù)異同情況解決機器人走迷宮期間遇到的問題。教師讓一名學(xué)生蒙上眼睛走出教室，發(fā)現(xiàn)在沒有任何幫助的情況下，學(xué)生很難走出教室，而讓學(xué)生靠墻行走，學(xué)生則能很快走出教室。在走出教室的過程中，學(xué)生需要通過雙手配合才能完成走出教室的活動，那么機器人的手是如何感知的呢？其可以采用紅外避障傳感器，讓機器人感知周圍環(huán)境，進而尋找迷宮的出口。教師鼓勵學(xué)生尋找事物之間的相似性，利用相似性解決相應(yīng)的問題。

三、“機器人走迷宮”的模式歸納

教師可以將迷宮圖和機器人分發(fā)給已經(jīng)劃分好的小組，鼓勵學(xué)生在小組內(nèi)進行自主探索，不斷嘗試各種方法，引導(dǎo)機器人走出迷宮。通過活動可以發(fā)現(xiàn)，幫助機器人找迷宮出口的過程與幫助人走出教室的模式一致，因此，可以將分解出的機器人走迷宮遇到的三種情況制定相應(yīng)的行動，層層遞進的完成分解任務(wù)，促使學(xué)生自主思考、分析問題，進而解決問題，有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。這樣學(xué)生能夠具備提煉信息的能力，并且依據(jù)同樣的信息解決類似的問題，實現(xiàn)問題解決方案總體思路的構(gòu)建。

四、“機器人走迷宮”的算法設(shè)計

在解決“機器人走迷宮”這個復(fù)雜問題時，已經(jīng)將其分解為各個簡單的小問題，但是最終要將各個小問題按照順序組合起來，這個過程需要程序設(shè)計。在程序設(shè)計中，最為重要的就是算法。教師可以利用流程圖表示，促使學(xué)生直觀、清晰地了解程序的運行過程和邏輯關(guān)系。流程圖的使用可以幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)程序，將復(fù)雜的問題簡單化，促使學(xué)生更加深入地理解程序設(shè)計，提升信息技術(shù)課堂教學(xué)效果。學(xué)生的流程圖設(shè)計要經(jīng)過不斷的完善，確定最終的程序。

學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的編程知識和仿真知識，發(fā)現(xiàn)“機器人走迷宮”教學(xué)活動存在的問題，并加以分解，分析問題，找出解決問題的方案，使學(xué)生感受到自主探索的樂趣，不斷地深入學(xué)習(xí)。在此教學(xué)活動中，所有小組學(xué)生都已經(jīng)完成了教學(xué)目標(biāo)，讓機器人順利走出迷宮。同時，教師利用“機器人走迷宮”的教學(xué)活動，培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維，并得以有效運用，促使學(xué)生可以將計算思維運用到實際生活中。

五、“機器人走迷宮”的課后反思

在“機器人走迷宮”的課堂教學(xué)中，教師組織學(xué)生將復(fù)雜的問題分解為三個較為簡單的問題，并且利用模擬的方式，即通過學(xué)生走出教室的模式分析機器人走出迷宮的活動，并找出兩個活動之間的異同，進行解決。總結(jié)、歸納機器人走迷宮的一般方法，將其制作成流程圖，促使“機器人走迷宮活動”通過流程圖直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，而學(xué)生根據(jù)流程圖進一步設(shè)計機器人走迷宮的程序，完成整個教學(xué)活動，有效達成教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生通過觀察、分析、比較等方法，層層遞進地解決問題，且各個分解后的小問題按照相應(yīng)的順序完成排列，制定機器人走出迷宮的策略。在整個活動過程中，學(xué)生學(xué)會了自主尋找解決問題的方法，促使學(xué)生在遇到類似問題時也可以運用計算思維解決。

綜上所述，在信息技術(shù)課堂中，教師可以通過問題的導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生對復(fù)雜的問題進行分解，加以分析，通過抽象的模擬思維，尋找問題的解決方法，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維，同時也培養(yǎng)了學(xué)生運用信息技術(shù)知識解決實際問題的能力。計算思維增強了學(xué)生面對復(fù)雜性、開放性問題的自信心，從而攻克難題，提升學(xué)生解決問題的能力。因此，教師要注重學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，為學(xué)生未來的生活和成長奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]沈賢. 有效預(yù)設(shè)對培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的實踐研究：以初中信息技術(shù)學(xué)科為例[J]. 中國教育信息化，2019（2）.

[2]梁貴媛. 創(chuàng)客教育視野下初中生計算思維培養(yǎng)的途徑探索：以珠海九中“九創(chuàng)空間”為例[J]. 教育信息技術(shù)，2017（7）.

[3]王則瀚. 培養(yǎng)計算思維的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)實踐[J]. 文理導(dǎo)航（下旬），2018（8）.

[4]胡秋萍. 中學(xué)程序設(shè)計課程培養(yǎng)計算思維的策略與方法：以Scratch迷宮程序設(shè)計為例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2018（6）.