高中信息技術教學面對計算思維實施的一些思考

張建鵬

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課標》）確定了高中信息技術課程四大核心素養：信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。計算思維是信息技術學科核心素養的基礎，是發展學生信息技術核心素養的關鍵，發展學生的計算思維是高中信息技術課程非常重要的任務。計算思維源于計算機科學領域的研究，把計算思維引入到高中信息技術教學中來，對每一位信息技術教師來說既是挑戰，也是機遇。面對進行計算思維培養的教育教學，信息技術教師要做好充足的準備。以下都是信息技術教師需要認真思考的問題。

● 思考一：如何正確理解計算思維？

什么是計算思維？這是首先要解決的問題。對計算思維的理解，信息技術教師可先從經典入手，再取眾家之長。周以真教授認為，“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涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動”。周以真列舉生活事例來方便人們對計算思維的理解，對計算思維的定義做了進一步的闡述，并用計算思維的特征幫助我們正確地理解計算思維。

理清計算機科學領域的基礎概念，如算法、建模、迭代、遞歸、約簡、嵌入等，將它們靈活地融入到教學設計當中，形成知識與問題的聯系，恰當地解決問題，這是發展學生計算思維的基礎。

抓住計算思維的本質——抽象和自動化。抽象是計算思維培養的關鍵，抽象一方面是把現實轉化為數據，提取必要的特征和屬性，另一方面是把數據還原到現實，是數字世界中處理問題的重要手段。計算思維本身更多的是符號化，抽象是處理符號世界的重要思維。計算機處理過程是自動完成的，抽象是手段，自動化是結果，自動化是計算機的根本特性，是計算思維的最終目的。

計算思維是一種思維，是人的思維。它是科學思維，遵循科學的方法，建立現實與計算之間的聯系，形成正確處理問題的思維;它是邏輯思維，計算思維是從現實到抽象、從抽象到分解、從分解到建模再到自動化處理問題的過程，是組織符號世界關系的一種思維方式;它是算法思維，是在思考使用算法來解決問題的方法，是計算機處理問題的重要策略;它是效率思維，計算思維的并行處理、約簡、遞歸等都是高效處理問題的一種思維方法，計算思維也是有效地處理問題的一種思維方式;它是創新思維，計算思維是構造解決問題方案的思維方式，注重知識的遷移，更重視問題的創造性解決;它是倫理思維，它會考慮處理問題的利與弊，用人的思想構造解決問題的方案，有道德，有美學，更有人文情懷。

最后還是要回到課標，課標是實施教學的指針，給予教師明確的方向和有力的指導。《課標》對計算思維的界定：計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。具備計算思維的學生，在信息活動中能夠采用計算機可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據，通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案，總結利用計算機解決問題的過程與方法，并可遷移到與之相關的其他問題解決中。這句話道出了計算思維素養的內涵，是實施計算思維培養的依據。正確地理解課標是我們實施教學的關鍵，認真研讀和分析課標，更好地把握計算思維的概念與實施，這是我們聯系教材與學生信息素養培養的根本。

● 思考二：為什么要培養學生的計算思維？

時代的需要。在當前的數字化時代，以互聯網、大數據技術、人工智能、云計算等為核心的信息技術手段正融入社會，對人們生活、工作、社交等有著巨大的影響，人們無時無刻不在享受著技術帶來的便利和好處，同時也要面對多樣的數據問題。數據無處不在，大量數據的處理，不同環境下數據的變化、數據的組織等這些都是生存在這個時代的人們要面對的問題。這些問題需要一種技能和思維來應對，這種技能和思維就是計算思維。

未來社會的需要。人們同時生存在現實社會和虛擬社會里，面對虛擬社會，計算思維成為每個人必備的技能，它不只是用來處理數據，更多的是人們對生活環境的理解，對技術使用的判斷與約束。

提升個人能力的需要。在當今這個信息技術廣泛應用的時代，處理問題或多或少都與數字有關，合理地利用數字化工具處理問題對于每個人來說都非常重要。深層次地個性化處理現實與數字的關系，是提升個人能力的必要技能，面對未來AI世界個人必備的重要素養，需要發展個人的計算思維，它是提升個人信息素養的重要能力。

時代決定了人的思維方式，人的思維方式決定了人的處理問題能力。無論是現在，還是未來，計算思維都是每個人必備的技能，決定著個人能力的水平，計算思維可以讓人們更好地理解這個世界。發展學生的計算思維，就是要提升學生的信息處理能力，培養學生把計算思維轉換成為一種思維習慣，遇到可以用計算思維解決的問題，可以毫無障礙地把計算思維轉換成解決問題的能力，成為個人自身的基本能力。

● 思考三：什么樣的課程適合做計算思維教學？

《課標》中對課程模塊做了簡要的介紹，也指出了學科核心素養培養的要點，如何把握好計算思維的培養，最終還是要落實到教學中來，我們要抓住能夠突出計算思維培養的課程，有的放矢。

最適合培養學生計算思維的課程很顯然是算法與程序設計，程序設計是算法與代碼實踐的綜合體現，程序設計不等于計算機科學，但是編程能夠把計算機的大部分基礎概念和思維方法體現出來，如基礎概念的教授、問題的抽象與分解、模型的建立以及數據的組織等，都能在編程教學中體現出來。這是面對大部分學生和大多數環境都可以實施的。另外，綜合實踐課和競賽課，如機器人課程、創客課程、科技創新課程，也都很適合計算思維的培養，這類課程對算法和編程的教學更為集中和深入，更有利于發展學生的計算思維。

培養學生的計算思維并不是某一類課程和某一個模塊的事情，它可以隱含在任何教學中，需要我們去挖掘，深入研究教材，聯系實際，抓住任何一個培養學生計算思維的著眼點，讓計算思維的培養成為一種常態。

發展學生的計算思維不是某一門課程的任務，也不是一朝一夕的事情，它需要信息技術教師多琢磨、多思考，準確地設計教學方案，恰當地融入計算思維。

● 思考四：實施中出現的問題如何對待？

信息技術課程一直是副科，無論是基層學校，還是教學對象，都對其有不同程度的輕視。

信息技術教學要面對多種問題，最為突出的就是課時問題，很多學校并沒有按照要求開設足夠的課時，每周一課時是比較普遍的，這就使得要完成教學目標，就必須壓縮課程內容，從而導致教師所教的更多的是知識性內容，缺少運用和實踐。

學生面對信息技術課，更多的是興奮大于求知，存在多種心態，如放松、娛樂、玩游戲等。當然也有學生想要學一些新的知識或課外知識，還有學生想學一些立竿見影的知識，或一些能展現高手風范的技能。面對信息技術課，學生的需求是多樣的，這不利于課程系統的開展。

信息技術教師因為信息技術課程的副科地位而存在不同程度的職業倦怠，很多還兼任各種職務，他們除了教學還有很多校務需要處理，這些都不利于教師的專業化成長，成為信息技術課程發展與實施的阻礙。

那么，我們如何面對存在的問題呢？

首先，信息技術教師當自強。無論面對什么樣的問題，信息技術教師都要有自己的信念，要堅守自己的職業操守，肩負起應有的責任。面對新知，加強學習;面對困難，想辦法克服。計算思維是每個人必備的重要素質，想要讓學生得到全面的發展，信息技術教師應該做出更多的努力，要完善自身，加強實踐。

其次，利用信息技術教師自身的優勢，開發多種培養途徑。現在的學習方式和途徑很廣泛，作為信息技術教師，我們可以發揮自身的優勢，開闊思路，開拓多種教學途徑，如開設學習空間、微課教學、興趣論壇等，把課內與課外活動聯系起來，盡可能地拓展學習空間，解決教學資源與學生興趣的問題。

最后，希望基層學校能夠給予信息技術教學足夠的重視。國家花費大量的人力、物力開發和制定課程體系，其目的就是要更好地為指導教學服務，希望基層學校能夠給信息技術教師足夠的空間和資源，為我們的信息技術教育能夠開花結果助力。

● 思考五：怎么面對計算思維教學的實施？

擺正心態。面對計算思維培養的教學，要循序漸進，沒有任何事情是可以一蹴而就的，不要操之過急。對于計算思維培養的教學，大家都是在積累經驗，在教學過程中會出現很多問題，但問題只要得到逐步解決，就會有效果，就會有進步。

專研學習。信息技術的發展日新月異，信息技術教師要不斷學習，與時俱進，加強自身素養建設，先把計算思維融入自身，運用到工作、生活中去，為教學做好充足的準備。信息技術教師在學習知識的同時，還要專研教學理論、教學策略、教學方法，研究教學對象，科學合理地處理教育教學，這樣才能快速地把計算思維融入到信息技術教學中去。

專家引領。專家對計算思維進行了大量的研究，他們在計算思維方面有更高、更深的見解。請專家來做指導、多聽聽專家的講座，是幫助信息技術教師快速成長的捷徑。信息技術教師在實施計算思維培養的過程中，必然會出現各種各樣的問題，希望社會能夠寬容地看待這些問題，希望專家能夠給予更多的理解和指導。

集思廣益。發揮群體優勢，可以把校內、區域內的高中信息技術教師集中起來，共同探討，可以先統一思想，再個人發揮，形成有利于教學實施的方案和策略，共享教學資源和教學成果。

加強反思。反思是提高教學的有效途徑，對教學中出現的每一個細節和問題，都要認真思考，發揮優點，改進錯誤，克服不足，這樣經過反復磨礪，必定能夠形成有效的教學。

對計算思維的培養，勢在必行。時代在發展，發展計算思維，運用計算思維處理問題成為個人的一種本能。提升學生處理信息的能力，是我們每一位信息技術教師的責任。