思维可见，课堂可期
张利波
● 课例背景
计算思维是指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的一系列思维活动。计算思维提出了面向问题解决的系列观点和方法。信息技术课程学习主要基于面向问题解决，将计算思维的观点与方法融入信息技术教学，有助于学生更加深刻地理解计算的本质和计算机问题求解的核心思想。
《Word目录设置》是笔者自行设计的一节课。从教学内容来看，主要完成作文集的目录创编，实现文档标题、页码等与正文内容对应链接，明晰作文集结构，方便用户选择阅读;从课程思想来看，目录设置体现了文档的内部逻辑结构，规划信息有序呈现;从计算思维来看，学生首先从“用户需求”角度了解软件功能设置，其次从“软件设计”角度理解软件设计的要义，再次通过计算思维来架构“用户”与“设计者”的关联，以此理解计算思维中的抽象与自动化等核心要素意义。
● 教学目标
通过作文集杂志，了解目录的作用;通过大纲视图，学会制作目录;通过使用电子目录，体会自动化的价值与意义。
● 教學重难点
教学重点：制作目录;体验目录自动化效果。
教学难点：理解大纲级别，根据情况，设置大纲视图级别。
● 基于计算思维的教学设计
1.实物导入，唤醒思维
师：（出示几本杂志）杂志一般包含哪些部分？（学生回答）如下图两篇作文，请你画一画与目录内容的对应关系。（学生连线）通过之前的学习，我们已经设计好了封面、封底、正文。今天我们来学习制作目录。
设计意图：教师根据实际操作，先设计封面、封底、正文，最后一环制作目录。明确设计与浏览杂志不一样，浏览过程一般为封面、目录、正文、封底。根据学生设计经验，一般先确定正文，最后生成目录。透过经验，其中暗含了“阅读者”与“设计者”两种不同的思维。
2.体会目录，建构思维
师：刚才我们对应连接了目录标题与正文。现在大家再次观察目录，说一说目录有什么作用？
生1：通过目录，可以了解作文集整体内容。
生2：目录标题，与正文一一对应，方便读者查阅。
生3：目录页码，与正文中的页码一一对应，方便读者翻阅。
师：操作时可否建构这种联系，你会怎么设计这种联系？
生：在正文之前增加目录，并且把作文标题依次复制过来。
师：这种办法当然也可以实现，不过操作起来会不会觉得麻烦了？（学生思考）其实，还有更好的方法，通过设置可以自动提取，自动化生成目录。
教师举例：班队课举行各班运动会彩排，班级运动员将去操场，政教处如何识别运动员。方法：约定将红领巾绑在手臂上的为运动员，这样政教处老师一看就知道了。这种方法，暂且称为Mark——标记。教师引导以例子为迁移，明确标记需要做两件事：其一，先在正文中选内容做标记;其二，将标记好的内容显现出来。之后，运用头脑风暴让学生说说如何实现想法，而不是关注软件是否有该功能。学生一般不会过多关注Word视图，所以讨论基本没有结果。此时，教师可提示大纲视图可以帮助进行特殊的Mark。
设计意图：教师并没有直接提供大纲视图，而是引入一个实际例子，以例子的迁移让学生先构思标记想法，而不是关注软件是否有该功能，表面上看这样设计为无效思考，实际上是培养学生软件设计思维。后来教师让学生观察预测哪种视图可以进行特殊的Mark？ 学生基于观察的猜测，也是直觉思维的培养。
3.分析尝试，链接思维
师：看到“纲”，联想哪个学科？
生：科学（界、门、纲、目、科、属、种）。
师：这7个字表明了什么？
生：自然界的逐级分类。
师：对照大纲视图1～10级，你想到了什么？
生：级有可能也代表逐级分类。
师：为什么自然界与文档都要设置逐级分类？
生：显示它们的内在结构。
师：一篇文章的内在结构怎么体现？有逐级分类吗？
……
教师让学生尝试设置标题级别——不固定于1级，请学生尝试用不同级别来设置。
设计意图：所有的思维都具有相通性。计算思维同样强调思维链接的重要性，强调通过临近发展区促进思维的发展。本环节充分利用“纲”字，让学生联系已有的科学知识，并且通过科学概念将“逐级分类”进行大纲级别迁移。
4.生成目录，体验自动化
师：级别设置相当于对各标题进行标记，因此下一步还需要把这些标记内容提取出来，生成目录。怎么提取呢？老师给大家一点提示，在引用选项卡里。接下来大家找找看。
学生尝试，已经找到了“目录”字样并进行尝试。
生：一下子生成了目录（学生颇为意外）。
师：目录有哪些信息？
生：标题、页码。
师：确定你的目录好用吗？目录已经自动设置了超级链接，检验链接是否正确？
生：正确！
师：接下来，再说说你们设置了什么级别？
生1：我设置了1级。
生2：我设置了3级。
师：还有不同级别吗？
生3：5级。
生4：6级。
师：大纲要求逐级分类。为什么都可以呢？
生：文章中只有标题需要设置级别，因此只要这个级别设置相同，结果都可以。
师：如果正文标题修改了，目录要重新进行设置吗？
生：目录可以更新，不需要重做。
设计意图：自动化是计算思维的核心理念。抛开计算思维，学生其实完全可以制作目录，如可以复制正文标题，输入页码完成。对学生来说，这些都是容易实现的。但从自动化角度去思考，计算机可以帮助人们完成简单重复的劳动，机器执行效率更高。所以从这个角度来看待目录制作，给学生一种思维上更广的启迪。体验目录链接，学生同时也在享受计算机自动化的成果。这些新鲜的体验，会进一步促进学生自动化思想的生成。
5.总结
学生谈这节课的收获与感想。
教师提出：To think more，to think first.
设计意图：目录制作并不复杂，只要简单的几个步骤即可完成。但本课更多地注重学生的思考，加大学生思考时间，拓展学生思考维度。
● 教学反思
1.计算思维需要融合人工思维与机器执行的特性
计算思维是人的思维，是通过人让机器来执行，替代人工劳动。所以，计算思维属于夹杂着机器特征的人的思维。如果人在思维过程中，完全不考虑机器的特性，那么这样的思维并不是完全的计算思维。本课中，阅览者的思维属于人工思维——从目录到正文。阅览者一般先从目录开始，寻找自己想查阅的正文，然后通过目录页码显示，再翻到指定页码，阅读该篇文章。如果按照这种人工惯性的思维去设置目录是行不通的。设置目录时需要逆向思维——从正文到目录，这种思维方式对于学生来说是颠覆性的。正文中已经包含了标题及页码信息，而标题与页码恰恰是目录的重要组成部分，因为机器善于计算，可以从正文中提取这些信息组成目录，这本身就带有抽象的特征。因此要真正理解计算思维，需要让学生实现人工与机器的思维转变，我们从经验出发的思考，往往是带有更多人工特征的思考，而让机器去付诸实现时，一定要考虑机器工作的特性，如需要有序性、具体性。软件的设计恰恰是人工与机器的思维融合，既是人工分析、设计、研发的，又是机器易于实现和执行的。
2.自动化是计算思维的本质
计算思维的本质是抽象（Abstract）和自动化（Automation），它反映了计算的根本问题，即什么能被有效地自动进行。笔者选择目录设置作为计算思维探讨的课例，目的就是让学生感受计算机自动化的魅力。目录制作对学生来说不算难，按照学生经验，复制标题、输入页码即可完成。为什么不能讓学生这么操作？其原因有二，一是效率问题，二是没有发掘机器的功能。当利用计算机做事时，如果做起来觉得烦琐又低效，那么一定要思考：是否让计算机完全地帮你干活了？换言之，计算思维需要我们充分相信计算机能帮我们高效地干活。因此，当学生提出可能还有其他便捷的方法时，这种自动化的思想也在慢慢酝酿。通过师生相互探讨，充分发挥学科思维链接，了解“大纲”作用，最后一下子完成目录生成，课堂上很多学生不由自主地发出了“哇”的惊呼声。这种自动化体验给学生带来了强大的认知升级——计算机自动化处理真厉害！
点 ?评
信息技术课程教学改革的趋势是从要“宽度”走向要“深度”，即从以往注重知识技能的容量向关注学生高阶思维培养转变。张老师的这节课就很好地实现了从“宽度”到“深度”的转变。该节课并不是一节编程课，却让学生体会到了计算机自动化的价值，进而实现了计算思维的认知升级。因此，计算思维不是只有通过编程教育才能够培养，还可以渗透到日常的教学内容中。但是，要实现计算思维的认知升级，离不开教师的引导和培育，张老师采取了各种各样的方法，通过师生的共同探索和研讨，让计算思维自然地在学生头脑中生长起来。计算思维教育不能按照传授知识的方式进行讲授，而应该在学生的探究、合作中实现培养。因此，张老师的这节课是一节经过精心设计、很好地体现了计算思维思想的优秀课例，也体现了教师一贯的勇于教学探索和善于深度思考的人格品质。
