（厦门市槟榔中学，福建 厦门361004）

计算思维的概念，最早的时候是由时任美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任的周以真教授提出的。这一概念一经提出，立即就引起了学术界广大学者的共鸣。许多专家和学者都纷纷展开了关于计算思维的研究，理论界对计算思维的概念和内涵从不同的分析维度上有不同的阐述，但综合已有的研究成果看，大家都有普遍的共识：认为计算思维是和“听说读写算”一样，是人最基本的生存技能，特别是在高度信息化的时代，人们必须具备高效的解决问题的思考方法[1]。在今年出台的《普通高中信息技术课程标准（2017版）》更是明确地将“计算思维”作为信息技术学科四大核心素养之一[2]。那么，什么是“计算思维”呢？作为计算思维起源的信息技术学科，又该如何担当起培养学生计算思维核心素养的职责呢？

一、计算思维的概念及其操作性定义

《普通高中信息技术课程标准（2017版）》明确指出：计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动[3]。我们可以理解：计算思维是一种解决问题的独特的思维方式，此思维方式反映出计算机科学的基本思想方法。通过计算思维人们可以更好地理解和分析复杂问题，形成具有计算特征的问题解决方案[4]。

新修订的高中信息技术课程标准还对计算思维素养的内涵界定为：能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中[5]。我们可以看出，解决问题所需要的计算思维素养主要表现为“形式化、模型化、自动化和系统化”四个方面[6]。

自计算思维概念提出以来，理论界对计算思维的概念和内涵从不同的分析维度上有不同的阐述，但没有给出计算思维素养培养的具体策略和方法。在中学信息技术课堂教学中如何培养学生计算思维的核心素养呢？为便于理解和操作，笔者比较赞同由国际教育技术协会（ISTE）和计算机科学教师协会（CSTA）对计算思维这一概念进行的阐释，他们对“计算思维”下了一个操作性的定义，对我们信息技术教师开展计算思维的培养提供了重要的指导意义。他们认为计算思维是一个用来解决问题的过程，有以下六个要素：(1)明确问题：用计算机和其它工具可以处理的方式界定问题、阐述问题；(2)抽象：通过约简、转化、仿真、模拟等方法抽象关键要素，理清各要素间的关系；(3)分析数据：合理组织和分析数据，建立适合计算机处理的数据模型；(4)提出方案：利用算法思想，制定出适合自动化执行的解决方案；(5)评估解决方案：总结计算机解决问题的方案，评估最优方案，旨在达到步骤与资源的最有效的整合；(6)迁移推广：将该问题的解决过程进行推广迁移到各式各样的问题[7]。

二、基于计算思维培养的初中信息技术课堂教学模式

根据计算思维的六个要素的操作性定义，在信息技术课堂教学过程中培养学生的计算思维素养，作为教师就要注意创设生动有趣、贴近生活的情境，然后引导学生从计算角度分析、比较、提出问题，进行抽象转化等活动，不仅使学生获得课程需要的相关知识和技能，并能解决实际问题，同时获得利用计算思维解决问题的切身体验和能力。为此，笔者提出基于计算思维培养的信息技术课堂教学模式，并开展为期一个学年的教学实践探索。

基于计算思维培养的信息技术课堂教学模式由五个步骤构成。

创设情境，明确任务：教师创设贴近生活的情境，引导学生自主参与，提出需解决的任务。

分析任务，寻找支架：针对提出的任务，通过约简、转化和仿真等方法分析思考问题，抽象问题的数据模型，选择和判断可利用的媒体或技术来解决相关的问题。

自主协作，点拔引导：在现有的学习环境下，充分利用学习资源，依据学习方案，学生能独立完成的，要求自主完成，需要进行合作的任务，由组内成员分工实施，协作完成。同时，教师巡查学生自主协作的参与情况，寻找学生在探究过程中难以克服的难点，教师进行示范，并适时点拔引导，纠偏纠错，防止学生掉队，帮助学生完成学习任务。

展示成果，修正完善：为学生搭建一个展示成果的平台，展示过程中进行师生互评，对成果进行修正完善，以利于寻找最优的解决方案。

评估检测，拓展升华：教师为学生提供评分标准，采取学生互评的方法进行评分。教师收集检测结果，进行统计分析，对本节课的学习进行全面的总结和评价。同时，提出拓展的问题，引发学生的思考，把一节课的内容与学科的知识体系联系起来，起到知识迁移的作用。

三、基于计算思维培养的课堂教学模式的应用实践

基于计算思维培养的Flash动画制作课程，要求学生不仅学会制作动画，更重要的是理解Flash动画制作的基本原理，解决实际问题的方法和特点，学会思维，并用计算的方法思考问题。根据上述提出的课堂教学五步模式，通过Flash动画制作“太阳落山”一课的教学案例，了解基于计算思维培养的信息技术课堂教学模式的具体应用。

1.创设情境，明确任务

以核心素养为导向的课程标准提倡培养学生解决实际问题的能力，这就要求教师在教学中不能脱离学生的真实生活而提出伪问题伪任务让学生解决。因此，在新课导入环节，教师应从现实需求出发，通过设计真实的学习与生活情境，让学生在情境中发现和思考问题，抽象关键要素，恰当运用数字技术解决问题，最终创造性地完成任务。

本教学案例导入时，笔者改变以往先展示“太阳落山”的动画作品，然后分析该作品所采用的Flash关键技术，最后让学生模仿创作的方式进行教学。而是采取播放一段太阳落山延时加速拍摄的视频，提出利用Flash软件模拟出“太阳落山”动画效果的任务，引发学生积极探索和思考。此段视频来源于学生真实生活的情境，有利于引起学生的共鸣。

2.分析任务，寻找支架

要模拟视频中展示的“太阳落山”的动画效果，就需要培养学生用约简、转化等方法对视频内容进行分析，抽象出关键要素，选择和判断可利用的技术来解决相关问题。

本教学案例中，教师通过一个个设问，引发学生思考，通过去繁就简，逐步抽象出模拟太阳落山效果的关键要素，培养学生的抽象概括能力。如：你怎么判断出这个视频展现的是太阳落山的情景？如果要用动画模拟出这个效果，至少必须有哪些对象？这些对象发生了哪些变化？等等。

在分析“太阳落山”动画作品中应涉及到的对象及对象的具体变化效果后，再引导学生思考：太阳从山顶落到山下，我们可以采取什么方法实现这个动画效果？天空从湛蓝到昏暗的效果，我们可以采取Flash的什么技术进行模拟？等等，通过设问，让学生选择和判断需要使用的技术。

3.自主协作，点拔引导

通过分析任务，让学生抽象出模拟太阳落山效果的动画作品最少包含三个对象：太阳、山和天空。山和天空基本上是颜色的变化，而太阳不仅有颜色的变化，还有位置的变化。去繁就简，抽象出所有解决的具体问题，就可以开始动手制作。

学生下载教师提供的学案和素材开始动画制作，教师进行巡视、指导。同时，教师也准备相关的资源包，针对Flash操作技术较弱的学生给予帮助和指导，以便学生能较好地将自己的思路通过作品制作表现出来，也可采用同伴互助的方式进行协作学习。

4.展示成果，修正完善

为学生创设一个成果展示的平台，通过学生作品展示和制作技术的分析，拓宽学生的思路，取长补短，寻找最优的解决方案。

本教学案例中，有的学生采取形状补间动画技术进行制作，也有的学生采取运动补间动画技术进行制作，不管采取何种技术，都能够实现太阳落山效果的动画制作。但采取形状补间技术制作的动画，只有极少数作品达到预计的效果，而更多地出现颜色过渡不够自然的问题。而采取运动补间动画技术制作的动画虽都能较好地呈现出太阳落山的效果，但在色彩的变化上就没有形状补间技术制作的作品自然。因此，学生要根据自己的需求做相应的取舍。通过展示后，有的学生为了达到较好的色彩变化效果，还专门请教同学颜色渐变填充的配色方案。

5.评估检测，拓展提升

教师提供评价标准，让学生进行互评，可以促进学生的相互学习，相互借鉴，但更重要的是通过对照评价标准，加深对所要解决的任务的分析和理解，增强动画制作技术应用的熟练程度。

本教学案例中，通过生生互评，让学生欣赏到更多的作品，了解到不同动画制作技术的效果，体会到在动画制作过程中，应要注意将变化的对象放置在不同的图层，否则动画效果无法实现，而且如何在动画作品中使用元件，可以简化相关的操作，较好地实现动画效果等等。这些共识，为拓展任务“苹果成熟落地”“车轮滚滚”“放大镜效果”等动画作品的制作打下了基础。

四、基于计算思维培养的初中信息技术课堂教学模式的应用体会

计算思维是信息技术学科的核心素养，培养学生的计算思维能力不仅仅是算法和程序设计教学模块所承担的职责，而应该是信息技术学科全模块教学内容中都应该加以重视和注重培养的能力。

计算思维最为关键的能力就是“抽象化”，将现实生活中所遇到的实际问题用计算机可表达的方式抽象出来，这就需要教师在创设真实情境时，一定要引导学生通过约简、转化和仿真等方法分析思考问题，抽象出解决问题的具体数据模型，选择和判断可利用的媒体或技术来解决相关的问题。

计算思维中关于评估最优方案的要素，不是所有的任务和问题都有最优的解决方案，特别是针对于技术类和操作类的问题。但通过展示成果，修正完善的环节，可以拓宽学生解决问题的思路，培养学生的思维能力。