淺談高中信息技術課程中對計算機思維應用能力的培養

杜偉

摘要：計算思維是信息時代人們解析問題的一種普遍適用的基本能力。在當前高中信息技術課程中，體現著對學生計算思維的培養。本文主要針對計算思維在高中信息技術課程中的應用能力培養進行探討，以供參考。

關鍵詞：計算思維；信息技術；可操作性

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）01-0358-02

1.計算思維的概念與特征

1.1 計算思維的概念。2006 年 3 月，周以真教授在美國計算機權威刊物 Communications of the ACM 上發文，認為計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等的一系列思維活動。上述定義從思維的視角闡述了計算機科學在問題解決過程中的作用與價值。在信息時代下，應用計算機科學的基本概念與原理解決問題，已經成為人們的一種思維模式或思維習慣。

1.2 計算思維的主要特征。 一是計算思維代表著一類普適的技能，是素質教育背景下，學生必須要具備的能力之一；二是計算思維倡導概念化和抽象化，在應用計算機科學進行問題解決時，要求學生像計算機科學家一樣進行思維；三是計算思維是人求解問題的一種途徑和取向，應在思維與方法上充分利用計算機的強大計算能力；四是計算思維綜合了人類進行問題解決的多種思維；五是計算思維體現為人解決問題的思想，而不是人造物。六是計算思維無處不在，已逐步融入社會生產與生活的方方面面。

2.計算思維與信息技術課程的關系

2.1 計算思維體現了信息技術課程的一種內在價。信息技術課程是一門以計算機為核心工具的課程，具有較強的抽象性、邏輯性和思維性，需要學生具備嚴謹的思維方式來解決問題。高中《課程標準》中對學生的培養目標，雖然強調了培養學生利用信息技術解決問題的思想方法，但卻并沒有明確地體現信息技術課程的內在價值。計算思維作為信息技術課程中集"邏輯能力、算法能力、遞歸能力、抽象能力"為一體的解決問題的方式，無論從技術方法層面、社會需求層面，還是個體心理發展層面，都以一種獨特的思維方式引導學生理解信息社會，提高學生信息技術運用的批判能力、自我調節能力。發展學生的計算思維，培養學生運用信息技術解決問題的能力，充分體現了信息技術課程的一種內在價值。

2.2 計算思維解決了信息技術課程的學科思維問題。學科思維是區分學科邊界、表征學科獨立以及成熟的重要標志，信息技術想要作為一門學科獨立存在，就一定要有自己的學科思維。計算機課程不是要把學生都培養成為程序設計專家，而是希望學生具備信息技術學科的思維方式，正確理解計算機和人與社會的關系。隨著數字化社會的不斷推進，各類電子產品在日常生活中逐漸普及，小到手機，大到各種生產設備，計算思維已經成為人們理解問題、分析問題、解決問題必須的思維方式。

2.3 計算思維是信息技術課程改革的助推劑。綜觀國內外信息技術課程的發展歷程，大體經歷了"面向學科知識"、"面向學科工具"和"面向學科思維"的課程開發取向。計算思維作為面向信息技術課程的學科思維，可以讓學生從一個多元化的視角，用信息技術學科思維方式理解信息世界，解決目前信息技術課程發展所面臨的學生學習積極性不足等突出問題，從而進一步推動信息技術課程的改革與重構。

3.培養學生運用計算思維解決問題能力的策略

3.1 制定問題。"網上考試系統"的目標，是學生通過網絡實現網上考試。要完成這個目標，需要解決的問題較多，例如：試卷如何生成、學生如何答題，如何閱卷等。不但要制定這些問題，還要明確能夠利用計算機和其他工具來幫助解決這些問題。

3.2 組織分析數據。"網上考試系統"涉及的數據種類多、數據量大。首先，要對數據進行分類，如數據分為人員數據、試題數據、答卷數據等。其中人員數據可分為管理員數據、教師數據、學生數據，試題數據可分為主觀題和客觀題，答卷數據同樣可分為主觀題答卷和客觀題答卷。其次，要運用思維導圖等工具符合邏輯地組織和分析數據，形成可以利用的更加詳細的數據。

3.3 再現數據。在組織分析數據的基礎上，首先通過 E-R 方法對得到的數據進行概念模型構建，然后再利用概念模型到關系模型的轉換規則和方法得到關系模型的數據，最終以關系數據庫表的形式再現各種數據，如管理員表、教師表、學生表、單項選擇題表、多項選擇題表、填空題表、問答題表、單項選擇題答題表、多項選擇題答題表、填空題答題表、問答題答題表等。

3.4 支持自動化解決方案。對步驟 1 中制定的問題，通過算法思維，支持自動化的解決方案。如解決試卷如何生成問題可利用試題庫構建算法與自動抽題算法來完成，解決學生如何答題問題可利用答題界面生成、答題控制算法來完成，解決如何閱卷問題可利用客觀題計算機自動閱卷算法、 主觀題教師網絡交互式操作閱卷算法來完成。考慮到要兼顧局域網或互聯網兩種方式，所以實現上述算法時要采用不同的計算機程序設計語言。

3.5 找到最有效的方案。首先，有效結合上述步驟和資源，運用發散思維識別、發現、分析和實施可能的解決方案。如盡可能尋找、分析和實施題庫構建算法、自動抽題算法、答題界面生成、答題控制算法、客觀題計算機自動閱卷算法、主觀題教師網絡交互式操作閱卷算法。其次，運用聚合思維，對上述找到的各種自動化解決方案進行優化、整合，找到最有效的方案。

4.結語

綜上所述，計算思維體現了信息技術課程的一種內在價值，一定程度上可以解決信息技術課程的學科思維問題，是信息技術課程改革的助推劑。培養學生的計算思維，有助于學生養成以信息技術的視角思考問題解決方案的思維模式。在高中信息技術課程中培養學生的計算思維，是信息技術課程改革的一條嶄新思路，有利于信息技術課程形成穩固的核心價值，確立以信息技術解決問題的概念、方法與原理為主的穩定的課程內容，真正擺脫軟件操作的局限。隨著社會信息化程度的提高，計算思維將滲透到各種應用信息技術的問題解決方案之中，因此，培養學生的計算思維對促進信息社會的發展將產生深遠的影響。

參考文獻：

[1] 肖廣德，高丹陽. 計算思維的培養：高中信息技術課程的新選擇[J]. 現代教育技術，2015，07：38-43.

[2] 侯慧玲，王新龍，李學斌. 高中信息技術課程教學中計算思維的培養[J]. 長治學院學報，2011，05：114-116.