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初中信息科技课程教学中培养学生计算思维能力研究论文

发布时间：2023-10-10 14:15:27 文章来源：SCI论文网我要评论

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　　摘要:在教学中,教师可以通过创设问题情境、融入生活要素、融合关联学科等多样化的教学模式,来激发学生学习兴趣,活跃学生计算思维,为信息素养快速形成做好铺垫、打好基础。

　　关键词:初中；信息科技课程；计算思维能力

　　信息科技不仅是学生了解神秘信息世界的窗口,在培养学生计算思维能力方面也发挥着至关重要作用。一方面可以提高其它学科学习成绩,解决更多运算相关问题;另一方面,能够进一步增强学生信息意识,使学生知识视野更加开阔。

　　一、创设问题情境,激活计算思维

　　问题是开启智慧大门的一把金钥匙,如果在一个问题情境中去汲取知识养分,去探索更多先进信息技术,学生头脑将变得更加清醒,计算思维将更加活跃。基于这一理论,教师可以紧紧围绕所讲授重点内容,为学生专门创设一个问题情境,并利用一些具有启发性、引导性与互动性的问题,来激活学生计算思维,提高学生发现问题、分析问题、解决问题能力。值得注意的是,在选择提问方式时,需要注意以下三个问题:第一,在提出问题之后,应当给学生预留足够的思考与讨论时间,让学生针对问题所涉及的知识点进行思考、回顾与分析,这样可以有效调动学生学习积极性;第二,教师提问时应当兼顾考虑学生切身感受,有的学生接触信息科技时间较短,以至于理解力与感悟力相对较差。教师应当事先做好充分准备,并遵循“由浅入深、由表及里”原则,来提出与信息科技相关联的问题。这样,才能引发学生情感共鸣;第三,为了增加教学过程的趣味性,吸引学生注意力,在提问过程中,教师可以充分发挥一些辅助教学工具的应用优势,并通过情境转换、画面引导、演示操作等带有实践性的行为,来激发学生学习兴趣,让学生带着轻松的心态去寻找问题答案。

　　以“计算机程序设计”单元知识点为例,学习重点是要求学生能够了解和掌握程序设计知识,并能够自己编写一些简单的计算机程序。为培养学生计算思维,锻炼学生动手实践能力,在结束教学任务后,教师可以向学生提出一个带有实践性的问题:假设有一个矩形的操场,一个人分别从操场的左右两侧的任意一点出发,并躲避操作中间设置的障碍物,走到操场对面的空旷场地。学生通过编写计算机程序,对这个人的行走路线进行规划,将这个人所行走的所有路线表示出来,并通过对比,来确定距离最短的行走路线。当问题提出以后,学生以小组合作方式进入程序设计状态,各小组经过热烈讨论,最后,每个小组都设计出两套不同的行走路线。例如,第一小组设计的第一套程序是:这个人先直线行走,经过障碍物左转或者右转来到空旷场地,然后再左转或者右转,沿着直线行走到操场上的起始位置,这一路线需要这个人完成5个基本动作。而第二套程序是:这个人先直线行走到与自己同侧的空旷场地,然后进行直角转弯来到另一侧的空旷场地,这套程序需要这个人完成3个基本动作。通过对两套程序对比发现,第二套程序比第一套程序少了两步,因此,第二套程序能够节省大量行走时间。

　　通过这种方法,学生能够在自主编程过程中找到解决问题的捷径,当确定最佳设计方案后,既可以解决问题,也能够亲身体验程序设计流程乐趣。因此,教师应当充分调动学生参与积极性,并通过提问来吸引学生注意力,活跃学生计算思维。虽然有的学生对计算机程序设计知识不甚了解,甚至无法亲自完成教师布置的实践任务,但是,在小组其他成员引领与带动下,学生信心倍增,并且可以跟随其他小组成员的操作流程与步骤,逐渐进入程序设计状态。从这一点可以看出,教师提出的问题犹如一根导火索,学生大脑思维一旦活跃起来,这根导火索的引线也将引燃。在这种情况下,学生距离解决问题的彼岸越来越近,计算思维能力也有所提升。

　　二、融入生活要素,增强计算意识

　　信息科技是一门与现实生活紧密相联的学科,给人们的生活提供了诸多便捷服务,而生活一旦离开了信息科技,生产与生活节奏也将放缓,社会生产力与生产工作效率也必将受到严重影响。在信息科技教学中,教师可以将生活要素渗透到每一个实践教学环节,并通过一系列生活实践操作案例,向学生展示与阐述信息科技与现实生活的密切关系。另外,出于对培养学生计算思维能力考虑,在列举生活化教学案例时,教师应当紧紧抓住“计算思维”这条主线,列举一些能够激发学生计算意识,激活学生计算思路,锻炼学生计算能力的实用型案例。这样一来,既能帮助学生掌握更多计算机应用知识,又可以促进信息素养快速形成。

　　以“EXCEL的公式与函数添加”知识为例,在学习本节课知识点时,学生需要掌握EXCEL软件的公式添加功能,并能够亲自动手添加一些简单的运算公式,进而使一些复杂的计算问题简单化。为了培养和锻炼学生计算思维,教师可以引入生活化要素,将生活当中的某一个真实情境作为教学案例,然后通过多媒体设备展现在学生面前。例如,王同学的期末考试成绩如下:语文97分、数学98分、英语94分、政治99分、物理90分、计算机99分,如何在最短时间内计算出王同学这次期末考试的总成绩与平均成绩。这是一道与学生日常学习生活密切相关的数据计算问题,在未接触EXCEL软件之前,学生会利用计算器或者列数学计算式的方法来求出这两个数据,但是,这种方法不仅耗费大量时间,计算准确率还会受到影响。而在接触和学习了EXCEL软件的公式添加功能之后,这道问题便迎刃而解。首先,学生需要了解求和的函数与求平均数的函数的表示方法,求和函数用sum来表示,求平均数的函数用average来表示,而计算公式可以采取自定义的方法,求和与平均数时,可以采用“=A1+B1”、“B2+6”、“=(B2+C2+D2)/3”等自定义公式,在添加公式过程中,只要选中添加公式的单元格,并在单元格或者编辑栏当中输入正确格式的公式即可,最后用鼠标单击“√”或者单击“回车键”便完成了公式添加任务。由于EXCEL软件具有超强的记忆功能,在软件识别出这些计算公式之后,便可以快速计算出王同学的总成绩与平均成绩。教师通过细致讲解与演示,学生对EXCEL软件的计算功能产生更加深刻印象。在这种情况下,趁热打铁,为学生专门布置一些带有生活化要素的数据计算类的题型,经过反复实践与锻炼,学生既可以掌握数据计算技巧,计算思维能力又将得到大幅提升。需要注意的是,在演示教学案例时,针对每一个演示步骤,应当分别提出一些带有引导性的问题,当一个问题解决之后,学生脑海中对这个问题所涉及的知识点将留下更深刻的记忆。这样一来,解决问题的思路将变得更加清晰。另外,由于计算思维能力的培养需要一个长期积累与锻炼的过程,而在起步阶段,教师应将学生比较熟悉的生活化案例贯穿到每一个教学环节当中,切忌列举一些生涩难懂或者超出教学大纲的教学实例。这样,学生能够进一步夯实信息科技知识基础,当基础稳固之后,可以结合学生接受能力与理解能力适当提升案例操作难度。

　　三、融合关联学科,提升计算能力

　　信息科技与数学、物理、化学等学科存在千丝万缕联系,基于这一特点,教师可以将教学内容与其它相关联学科融合到一起,更容易激发学生学习兴趣,也能够促进计算思维能力快速提升。在运用这种方法时,教师首先应当制定一套切实可行的教学计划,明确以下内容:灌输哪一门学科知识能够促进计算思维意识的快速形成?所学的学科与信息科技存在着直接联系还是间接联系?列举的教学案例是否能够形成比较关系?当明确了这些内容之后,教师应当设计出每一个教学环节的具体实践内容,然后通过设置学生互动环节,加深所学知识点印象。

　　以“计算机中二进制表示法”知识为例,教师可以将数学计算知识渗透到每一个教学环节当中,当两门密切相关的学科建立起互通关系后,学生能够更加熟悉掌握计算机中二进制的表示方法,这对计算思维养成将起到关键性作用。以数字“302”为例,如果运用数学知识来表示该数字,可以直接记作“302”,但是,如果在计算机系统当中用同样的方法来表示该数字,系统将难以识别,进而相关程序也无法正常运行。因此,为了帮助学生深入理解二进制的表示方法,可以运用数学除法计算知识来渗透二进制的表示方法。采用“除2取余,逆序排列”法:首先用2整除一个十进制整数,得到一个商和余数;然后再用2去除得到的商,又会得到一个商和余数;重复操作,一直到商为小于1时为止;然后将得到的所有余数全部排列起来,再将它反过来(逆序排列)。假设现在需要将302转为二进制,首先可以用302/2得到余数为0,151/2的余数为1,75/2的余数为1,37/2的余数为1,18/2的余数为0,9/2的余数为1,4/2的余数为0,2/2的余数为0,1/2的余数为1,然后将所得余数逆序排列,便得到一组以“0”和“1”为基本要素的数字,即100101110,因此,100101110即为数字“302”的计算机二进制表示法。为了进一步强化记忆,使学生真正理解二进制的概念与表示方法,可以设计驱动任务,让学生多加练习,培养学生的计算思维意识。

　　由此可见,这种学科融合的教学方法,在培养和提高学生计算思维能力方面发挥着积极促进作用。首先,教师所引用的学科与信息科技存在必然联系,学生恰恰可以根据二者之间的关联关系去挖掘信息科技学科所隐藏的奥秘,这一探究与深入挖掘的过程,能够快速激活学生计算思维,使学生对计算知识产生全新认知和理解。其次,由于学生对教师引用的学科比较熟悉,当这一学科相关知识点出现以后,立刻会引起情感共鸣,关注焦点也能够快速转移到知识转换上,经过长时间培养与锻炼后,计算思维能力也将大幅提升。最后,教师在运用这种学科融合方法时,往往需要考虑两门学科关联性的大小,也会考虑引用的学科是否对学好信息科技知识有所帮助。如果具备这两种关键要素,那么,学生计算思维能力将得到充分锻炼,同时,学习热情将更加高涨、学习欲望也更加强烈。