中职信息技术课程培养学生计算思维教学案例思考
Case study on training students’ computational thinking in information technology course of secondary vocational school
【作者】刘振海；Liuzhenhai
【机构】江苏省邗江中等专业学校；Jiangsu Hanjiang Secondary Specialized School
【摘要】计算思维是中职信息技术课程核心素养的重要组成部分，本文探讨了如何在学科教学中培养学生计算思维，并提供了一些教学案例。
Computational thinking is an important part of the core literacy of information technology courses in secondary vocational schools. This paper discusses how to cultivate students’ computational thinking in subject teaching, and provides some teaching cases.
【关键词】中职；信息技术；计算思维；教学案例；
secondary vocational school；information technology；computational thinking；teaching case；
2020年1月教育部发布了新版首批中等职业学校五门公共基础课课程标准，其中就包含信息技术课程，在信息技术新课标中指出了学科核心素养和课程目标，明确了课程结构和课程内容，为信息技术课程的教学指明了方向。
学科核心素养是学科育人的集中体现，是学生通过学科学习和运用逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，中职信息技术课程学科核心素养主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个方面。相对而言，信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任等三方面核心素养比较容易落实，至少初级层面不难，但计算思维的培养就难度比较大，尤其是面对没有任何专业基础的新生，这就要求我们在课程内容各个模块教学中精心设计教学案例，从培养学生兴趣出发，逐步开发学生计算思维。
思维是人脑的一种认识活动，它探索客观事物的本质及其内在联系。2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授首次定义了计算思维（Computational Thinking）的概念，“计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。” 可见，计算思维简单来说就是如何让计算机帮你解决问题，那么，如何在信息技术课程中培养学生的计算思维呢？下面举一些教学案例。
案例一、通过IP地址理解二进制
在课程信息技术应用基础模块中，二进制是理解计算思维的基础，在网络应用模块中，IP地址是网络技术的最基本概念，可以考虑将二者有机结合，通过IP地址更好理解二进制，通过二进制更加熟悉IP地址。
教学流程如下：
1. 从十进制入手，对比讲解二进制，讲清楚基数和权。
2. 让学生理解二十进制之间的转换方法及技巧。
3. 从现实生活中寄信地址引入，网络通信也需要地址进行标识，让学生初步了解IP地址（32位二进制数）。
4. 让学生深入体会IP地址的点分十进制表示法。
5. 从现实生活中寄信地址的所属区域引入，网络IP地址也有所属区域的概念（网段），让学生理解掩码，从而知晓IP地址的网络标识和主机标识。
6. 以24位掩码的一个网络举例，详细讲解网络大小，网络标识和主机标识等，可以让学生对二进制有更深入的理解。
案例二、通过累加流程图理解编程算法
计算思维离不开编程思想和算法，在课程程序设计入门模块中，学生要学会简单的编程思想，理解算法对初学者是比较难的，这时可设计一个简单的数学累加编程问题，让学生从中体会计算思维的奥妙。
教学流程如下：
1. 先设计一个简单的计算机求和程序S=1+2+3+4+……+9，让学生编程入门。
让学生重点体会变量i的作用，通过流程图理解计算机求和的运算过程。
2. 再设计一个类似的计算机求和程序S=1+2+3+4+5+…… 直到S刚好大于100，求S的值。让学生深入领悟编程思想。
3. 通过两个求和程序的对比，让学生实现编程进阶，有效开发计算思维。
案例三、通过排序理解Excel数据处理
计算机进行数据处理也是一种计算思维，在课程数据处理模块中，学生可以通过Excel数据处理的学习，体会计算机强大的数据处理能力，学会让计算机帮助我们高效地处理各种数据。
教学流程如下：
1. 设计一个简单的任务，学校运动会跳远比赛结束，需要进行成绩排名，确定比赛名次。
2. 讲解排名思路，所有数据按跳远成绩从高到低排序，依次填好名次，然后恢复数据原有排列次序。
3. 详细讲解排序操作步骤，让学生体会排序过程。
4. 利用专用函数rank（）进行排名，一次性实现排名功能。
5. 通过两种排名方法对比，让学生进一步拓展计算思维。
案例四、通过VLAN操作理解网络配置
网络配置，就是用网络设备能懂的命令对其进行操控，使其完成相应操作。可见，网络配置也离不开计算思维。在课程网络应用模块中，可以通过最典型的VLAN操作让学生理解网络配置，培养学生的计算思维。
教学流程如下（利用思科模拟器进行模拟仿真教学）：
1. 利用一个交换机和若干计算机组建简单局域网，验证不同网段计算机不通，同一网段计算机互通。
2. 讲解VLAN概念，交换机未配置前所有端口都在VLAN1，如果有VLAN2，你觉得不同VLAN相互之间会通吗？
3. 验证交换机上两台计算机互通的充分必要条件是同一网段同一VLAN，两个条件缺一不可。
4. 通过VLAN配置让学生体会计算思维。
（1）没有VLAN2，先要创建VLAN2
Switch(config)#vlan 2
Switch(config-vlan)#exit
（2）VLAN2创建好后是空的，将需要的端口（假设端口2）加入VALN2
Switch(config)#int f0/2
Switch(config-if)#switchport access vlan 2
Switch(config-if)#no shutdown
Switch(config-if)#exit
案例五、通过语音识别理解人工智能
人工智能是计算机科学发展的一个重要分支，借助人工智能，人和计算机可以更紧密地联系在一起，一方面，人通过计算思维的开发让计算机帮助解决复杂问题，另一方面，计算机通过对人类智能的模拟，让计算机思维更接近人类乃至超越人类。在课程人工智能模块中，可以通过语音识别小程序让学生体会人工智能的神奇。
教学流程如下：
1. 利用小米手机或华为手机进行语音对话，打开音乐APP等。
2. 利用联想AI或在线语音识别平台等，进行语音识别，观察语音转化为文本的实际效果。
3. 讲解语音识别原理，让学生对人工智能有初步了解。
4. 利用文本转语音平台，进行文本到语音的转换，观察转换效果。
5. 了解人工智能在其它领域的应用，比如图像识别、下棋、写文章等。
以上，仅根据个人实践列举了一些教学案例，总之，培养计算思维就是让学生能够综合运用信息技术，对信息进行分析、加工和处理，发现事物规律并借助信息技术工具和方法有效解决实际问题。培养学生计算思维是一个系统工程，不可能一蹴而就，需要我们在教学中有意识地统筹规划，并动态进行调整改进，从而不断提高学生核心素养。
参考文献：
[1] 马成荣 夏英. 信息技术（第一册）[M]. 江苏凤凰教育出版社，2021
[2] 马成荣 夏英. 信息技术（第二册）[M]. 江苏凤凰教育出版社，2021
[3] 葛艳玲 乔孟丽. 计算思维基础[M]. 人民邮电出版社，2021
作者简介：刘振海（1969-），男，河北高阳人，正高级讲师，工学硕士，主要研究方向为职业教育教学研究。
