王張艷　管海蓉

計算思維作為與理論思維（以數(shù)學學科為代表）、實證思維（以物理學科為代表）并稱的三大科學思維之一，逐漸被部分國家定為信息技術(shù)課程的核心培養(yǎng)目標。[1]我國在把計算思維融入一線教學這方面的研究主要是針對高等教育，而且大部分偏理論性研究。因此，如何較好地將計算思維培養(yǎng)融入中小學信息技術(shù)教學實踐中，是我們研究的重點。鐘柏昌和李藝教授將計算思維概括為三組有關(guān)聯(lián)的思維結(jié)構(gòu)：對象化思維和過程思維、抽象思維和可視化思維、工程思維和自動化思維。[2]王榮良教授認為，計算思維源于數(shù)學，同時又有工程屬性。計算思維的數(shù)學方法包括抽象、構(gòu)造、遞歸、形式化等，計算思維的工程方法包括系統(tǒng)方法、分治法、結(jié)構(gòu)化方法、面向?qū)ο蠓椒ǖ取3]參照以上觀點，結(jié)合信息技術(shù)課程，本文主要探討計算思維中的對象與屬性思維、數(shù)字化思維、抽象思維在具體教學中的應用，并結(jié)合王靜雯老師的《網(wǎng)絡(luò)交流——QQ即時通訊》教學設(shè)計進行具體探討。

《網(wǎng)絡(luò)交流——QQ即時通訊》是蘇教版小學信息技術(shù)教材網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)單元的學習內(nèi)容，教學對象是三年級學生，作為數(shù)字時代原住民，他們對信息技術(shù)的敏感性和基礎(chǔ)應用能力較強。本課的設(shè)計不僅要讓學生掌握工具的操作方法，更要拓展即時通訊軟件在現(xiàn)實工作、生活中的作用。

● 對象與屬性思維聯(lián)結(jié)現(xiàn)實世界與計算機世界

對象是對現(xiàn)實世界中事物的抽象。例如，現(xiàn)實世界中汽車有自己的狀態(tài)，如車型、質(zhì)量、牌照等。抽象而成的汽車也有自己的屬性，如在VB程序設(shè)計中，“汽車”這個對象具有名稱、大小、長寬比等屬性，而這里的屬性就是由現(xiàn)實中汽車的狀態(tài)抽象而來的。

計算機中的屬性思維是將相關(guān)、相似的信息集中在一起。因此，屬性思維還具有歸類性，可以使有關(guān)系的知識自動聯(lián)系在一起。延伸到日常生活中，可以用屬性思維記住相關(guān)物品的聯(lián)系。

這種對象與屬性的對應關(guān)系在信息技術(shù)教學中相當普遍，甚至可以說貫穿了整個課程的始終。Scratch、VB、Flash和DreamWeaver等軟件中都有屬性面板，選中相應對象后，通過修改屬性面板中的屬性值達到修改對象的目的，這些都是顯性的對象與屬性的對應。想要改變一個對象，需要先選擇該對象，再尋找與對象相關(guān)的屬性設(shè)置選項，可能在屬性面板中，也可能是在彈出的屬性菜單中。

在《網(wǎng)絡(luò)交流——QQ即時通訊》教學設(shè)計的活動一“登錄QQ我最快”中，由于三年級的學生初次注冊QQ后，并不能準確地將賬號、密碼等信息全部記住，因此在課前發(fā)放“我的QQ信息表”，以便學生登錄。學生通過觀察和使用，了解到QQ號是一串數(shù)字，在網(wǎng)絡(luò)虛擬空間中代表操作對象，每個人的QQ號是不一樣的，而且在“我的QQ信息表”中每個人的名字與QQ號一一對應?，F(xiàn)實世界中每位學生都是一個對象，每位學生都有著不同的外貌和性格特征，這些是“學生”這個對象的屬性。而在QQ軟件這個虛擬世界中，QQ賬號都變成了一個個對象，每位賬號有著不同的數(shù)字排列，對應的頭像也各不相同，在以后的使用過程中也會有不同的用戶等級等，這些都是“QQ賬號”這個對象所具有的不同屬性。這是對象與屬性思維的體現(xiàn)，也為學生今后學習更加復雜的對象與屬性知識打下基礎(chǔ)。

● 數(shù)字化思維是利用計算機處理問題的基礎(chǔ)

從信息視角來看，客觀世界可以通過抽象方法描述成一系列由數(shù)據(jù)及關(guān)系、規(guī)律所組成的概念模型?？捎嬎銌栴}是計算學科研究的核心，只有可計算的問題，才能構(gòu)建相應的計算模型。[4]計算思維表達了這樣一個過程：將一個問題用代數(shù)語言（或其他約定的規(guī)范語言）進行形式化表達，然后按預設(shè)的規(guī)則進行有限次的字符串變換，最后得到問題的解。因此，將現(xiàn)實問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學問題，是計算思維實踐的第一步，這也使得計算機介入問題求解成為可能。計算機科學是計算的學問，它研究什么是可計算的，以及怎樣去計算。那么，如何讓學生“像科學家一樣思考”呢？選擇一個簡單可理解的生活現(xiàn)象進行“數(shù)學化”嘗試，就是一種切實可行的選擇。[5]

在《網(wǎng)絡(luò)交流——QQ即時通訊》教學設(shè)計的活動二“添加好友我也行”中，設(shè)定了情境——學生作為“筑夢同行 感恩成長”十歲成長禮網(wǎng)絡(luò)交流活動的策劃人要邀請嘉賓來參加活動，從而引出需要在QQ平臺添加好友的任務。在活動三“溝通交流歡樂多”中，以方便和其他老師、家長、同學聚在一起開展網(wǎng)絡(luò)交流活動為目的，提出問題：如何查找并加入一個群？

解決問題的方法有多種，經(jīng)過探究，學生發(fā)現(xiàn)查找具體QQ號碼是最優(yōu)的解決方式，因為QQ賬號具有唯一性?，F(xiàn)實與網(wǎng)絡(luò)生活中的個人有很多特質(zhì)，如身高、地域、QQ名稱等，這些特質(zhì)可能存在很高程度的相似性，不能作為區(qū)分彼此的特征。最好的區(qū)分辦法就是“數(shù)字化”，使每個人具有獨一無二的數(shù)字特征（身份證號、QQ號）。這樣可以把復雜的問題用數(shù)字化的方法簡化且高效地進行表征。QQ號是操作對象在QQ虛擬空間中的數(shù)字標識，計算機依據(jù)數(shù)字標識可以準確查找出相應的操作對象，這與計算機在處理數(shù)據(jù)時將各種符號轉(zhuǎn)化為1和0組成的字符串是相似的道理。這樣的活動設(shè)計對于培養(yǎng)學生的數(shù)字化思維、計算思維大有裨益。

該活動還可以在其他課時中進一步拓展和延伸。例如，在現(xiàn)實情境中，越來越多的情況是可以掃描二維碼訪問網(wǎng)頁、登錄QQ及添加好友，這些網(wǎng)址和數(shù)字又是如何變成二維碼的呢？不認識的二維碼計算機是如何識別出來的呢？這些都涉及二進制的轉(zhuǎn)化和信息的數(shù)字化，可以留給學生進一步思考或課外查閱。這樣可以幫助學生了解計算機的基本工作原理，學會“像計算機科學家那樣思考問題”。

● 抽象思維有助于抓住問題的核心

周以真教授將計算思維的本質(zhì)歸納為抽象與自動化，其中抽象是手段，自動化是目的。可以說，抽象，是計算思維的關(guān)鍵。因此，培養(yǎng)學生的抽象思維是解決計算思維在信息技術(shù)課堂上落地生根這一問題的重要途徑。

抽象是指在思維過程中對同類事物去掉其次要的、現(xiàn)象的方面，抽取其主要的、共性的方面。數(shù)學抽象的特點是拋開現(xiàn)實世界的物理、化學和生物等特性，僅保留其數(shù)的關(guān)系和空間的形式。計算思維中的抽象比數(shù)學抽象更加豐富，它要依據(jù)計算模型對現(xiàn)實世界中要處理對象的屬性、規(guī)則、方法進行抽象和形式化表達，為構(gòu)建計算機世界提供依據(jù)?，F(xiàn)實世界、計算機世界與反映計算思維的抽象、自動化以及設(shè)計的關(guān)系如下圖所示。[6]

與數(shù)學、物理等一般學科的抽象相比，計算機科學中的抽象常常有多層，且目的是為自動化服務的。它是把現(xiàn)實中的事物或解決問題的過程，通過化簡等方式，抓住其關(guān)鍵特征，降低其復雜度。在《網(wǎng)絡(luò)交流——QQ即時通訊》教學設(shè)計中，每一個環(huán)節(jié)都設(shè)計了精簡的板書來凝練各個任務的核心要求和問題的關(guān)鍵所在，最終形成了“選擇對象—收集信息—添加好友—溝通交流”這一任務解決流程圖，幫助學生將復雜問題通過抓關(guān)鍵特征的方式進行簡化和提取，有助于培養(yǎng)學生的抽象思維能力。

● 結(jié)語

以對象與屬性思維、數(shù)字化思維、抽象思維作為突破口，是在實際的信息技術(shù)教學中培養(yǎng)學生計算思維的一個嘗試。通過培養(yǎng)對象與屬性思維，幫助學生建立現(xiàn)實世界與計算機世界的對應關(guān)系。利用數(shù)字化思維，將具體問題分解、轉(zhuǎn)化為計算機可以處理的數(shù)字問題，以簡化問題表征，提高問題解決效率。抽象思維的應用，可以幫助學生抓住事物核心特征，將復雜問題分解。

在實際教學中，如何貫徹“數(shù)字化”的思想呢？一是將看似需要主觀判斷的問題情境用“數(shù)字化”的方式進行表示和描述，通過數(shù)據(jù)的梳理來解決問題。二是用“數(shù)字化”表示的方法使學生體驗計算科學中“自動化”的原理，揭開計算機工作原理的神秘面紗。培養(yǎng)對象與屬性思維，應當注意強化“先選中再操作”的理念，并在不同章節(jié)融會貫通，還要注意厘清對象與其屬性的關(guān)系，注意區(qū)分公有屬性與特有屬性。而要培養(yǎng)抽象思維，不僅要注意教學案例的選擇要貼近學生認知，對案例的熟悉程度和理解程度是對問題抽象和分解的基礎(chǔ)，還要注意分解問題，引導學生將一個大而復雜的問題分解為若干個更易實現(xiàn)和解決的小問題。在分解的基礎(chǔ)上，針對每個小問題，形成解決問題的方法。在此過程中，教師也可以試著舉一反三，逐漸引入工程思維、自動化思維等更加復雜的計算思維意識的培養(yǎng)。

培養(yǎng)學生的計算思維，需要學生在一個較長的時期內(nèi)，通過每節(jié)課的學習逐步建立并形成起來。教無定法，教師只有在教學設(shè)計中融入計算思維，不斷地改善自己的教學策略，提高學生學習的熱情和積極性，才能讓學生在自主、協(xié)作、交流、分享的過程中，發(fā)展計算思維，才能讓計算思維在信息技術(shù)教學中落地生根，讓每一位學生學會創(chuàng)造性地思考。

參考文獻：

[1]譚浩強.研究計算思維，堅持面向應用[J].計算機教育，2012（21）：45-49.

[2]鐘柏昌，李藝.計算思維的概念演進與信息技術(shù)課程的價值追求[J].課程·教材·教法，2015（07）.

[3]王榮良.計算思維的方法觀[J].中國信息技術(shù)教育，2016（06）.

[4]王榮良.計算思維對中小學信息技術(shù)課程的影響初探[J].中國教育技術(shù)裝備，2012（27）：56-57.

[5][6]王榮良.計算思維究竟是什么[J].中國信息技術(shù)教育，2015（23）.