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丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

初中信息技术课堂中计算思维培养研究

子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”——《论语》

余海燕

2018年初，教育部正式公布了《普通高中信息技术课程标准》（2017年版）。新版课程标

准明确提出了信息技术学科核心素养之一就是计算思维，它是指“个体在运用计算机科学领

域的思想方法形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动”。具备计算思维的学生在

信息活动中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之中，它是一种问题解决

的方式。高中信息技术课堂教学不再单是信息技术知识与技能的训练与传授，而更注重学生

的逻辑思维能力、创新能力的培养。那么，到底如何将计算思维落地呢？如何使用计算思维

解决问题呢？在具体教学中如何组织和呈现相应教学内容，使学生理解计算思维的基本方

法，而不是简单的概念和知识的堆积呢？笔者以初一“机器人走迷宫”教学内容为例讲述使

用计算思维来解决问题的一般过程。

分解

计算思维首先是需要将问题分解为一系列较小可管理的问题的过程，分解有助于学生找到复

杂问题的解决方法。

机器人要走出迷宫，过程很复杂，它要面对各种不同的情况，按照任务的需要，笔者让学生

把机器人在迷宫中可能面对的情况进行分解，发现机器人在迷宫中行走可能会碰到三种状况

（如表1）。只要解决机器人在这三種状况下该采取的行动，就可以让机器人顺利走出迷宫

（如图1），任务分解后，难度大大降低，学生跃跃欲试，探究热情高涨。

模式识别

所谓“模式识别”，即找出分解后问题各部分之间的异同。首先，学生通过比较人蒙上眼睛

走迷宫，来找出机器人走迷宫与人走迷宫两者之间的异同。笔者请一位学生蒙上眼睛，让他

用一只手寻找教室的出口，发现他根本找不到方向，再请另一位学生用两只手配合寻找教室

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

的出口，会发现他能在各种状况下（如拐角）很好地做出相应的判断，顺利地找到出口。其

他学生在这个过程中认真观察、积极思考第二位学生是如何应对每一种情况的，并记录下

来。学生很容易就会发现，人在黑暗中需要通过双手来摸索路线，而且在偌大的空教室里只

有摸到墙才能找到出口。同样，机器人在偌大的迷宫里要想不迷路，也需要靠墙走。

其次，人要通过双手配合来寻找迷宫出口，那机器人需要什么来充当手呢？学生很容易联想

到已学过的红外避障传感器，只要机器人装上红外避障传感器，它就能像人一样感知周围的

环境。人需要双手配合才能走出迷宫，相应地，机器人至少也需要两个红外避障传感器来寻

找迷宫出口。

人在黑暗中走迷宫与机器人走迷宫的异同如表2所示。

任何事物都有相似性，模式识别教会了学生寻找到事物之间的共同特点，并利用这些规律去

解决问题。

模式归纳

所谓“模式归纳”，即探寻形成这些模式背后的一般规律，寻找一类问题的一般方法，开发

可用于解决许多类似问题的解决方案。模式归纳也称为抽象化。这是计算思维的基础。

这时，教师会分发迷宫图与小机器人给各小组，各小组试着寻找方法引领机器人走出迷宫，

学生通过小组间的讨论、分析发现，机器人走迷宫的策略跟人很相似，走出迷宫的方法可以

操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器。——刘勰

有两种，即靠左墙走或靠右墙走，也就是走迷宫的左手定则与右手定则。在探究过程中，分

解出来的三种机器人走迷宫状况该分别采取什么行动，学生也有了初步的答案。层层递进的

任务，引导学生学会思考，学会分析问题，在不知不觉中培养了他们的计算思维能力。

抽象化是将重要的信息提炼出来、去除次要信息的能力，学生掌握了抽象化的能力，就可以

将一个解决方案应用于其他事物中，触类旁通，制订出解决方案的总体思路。

算法设计

当我们遇到复杂的问题时，可以将问题分解成较小的部分，然后按照合适的顺序组合起来解

决问题。程序的灵魂是算法，流程图是一种很好的算法表示方法，它的特点是结构清晰、直

观，可以让学生对程序的运行过程及逻辑关系有更透彻的了解，