關于如何拓展高中信息技術計算思維的思考

王影

【摘要】計算思維是新課程標準下高中信息技術課程核心素養之一，是一種綜合組織信息資源，合理應用程序算法解決方式界定問題的能力。在高中信息技術教學中拓展計算思維，不僅是學生個人的需要，而且是云計算、大數據智能化時代的需要。文章從實踐教學經驗出發，對如何拓展高中信息技術計算思維進行了思考。

【關鍵詞】高中信息技術;計算思維;拓展思考

一、前言

在新課標理念下，高中信息技術教學除傳授學生計算機科學概念外，還應培養發展學生內在計算思維習慣，促使學生能夠運用計算機科學領域思想方法，有效解決各種問題，這樣才能為學生的終身發展提供保障。因此，如何在教學中拓展學生的計算思維是當下每一位高中信息技術教師必須要思考的問題。

二、高中信息技術計算思維的含義及拓展意義

計算思維是高中信息技術核心素養的重要組成部分，但不同的學者對計算思維的定義解釋各有不同。其中，周以真教授對計算思維的定義解釋得到了學術界多數認同，其認為計算思維是計算機科學領域計算求解、系統設計的一種思維方法，以建模、迭代、遞歸、嵌入等為發展基礎，而抽象和自動化是計算思維的本質。依照周以真教授對計算思維的解釋，我們可以將計算思維了解為從現實到抽象、從抽象到分解、從分解到建模、從建模到自動化問題處理的一種組織符號關系的思維方式。

在高中信息技術教學中發展培養學生的計算思維具有重要意義。首先，符合時代發展的需要。當前正處于互聯網、大數據、云計算的智能化時代，計算機技術被廣泛應用到現代生活中，各種數據處理問題無處不在，并成為推動社會發展的關鍵，而解決這些問題的核心就是計算思維。因此，在高中信息技術教學中培養發展學生的計算思維十分必要。其次，符合學生個人發展需要。時代決定了人的思維發展，而人的思維方式決定了人處理問題的能力。在信息化的AI時代中，學生若想要在社會中更好地生存發展，就必須要具備計算思維能力，處理好與個性化現實與數字之間的關系。因此，在高中信息技術教學中拓展學生的計算思維至關重要。

三、高中信息技術拓展計算思維思考

1.重組教材內容，滲透計算思維

教材是教學的依據和基礎。在拓展計算思維的高中信息技術教學中，教師要對教材進行深入的挖掘，并通過適當重組的方式，實現知識傳遞向思維啟迪的過渡，以實現對學生計算思維的有效滲透。具體可以從以下幾個方面做起。

第一，不拘泥于教材設計案例。在拓展計算思維的高中信息技術教學中，教師一定要打破照本宣科的教學模式，要嘗試突破教材課本局限設計教學案例，實現對學生計算思維的有效滲透培養。以“表格信息的加工與表達”這節課為例，本節課的教學核心任務就是培養學生對Excel表格信息數據加工處理的能力。在教學過程中，教師可以不依照教材案例，從學生熟悉的生活出發，引導學生采集、計算和分析班級文明評比數據，并進行表格加工處理，找出本班近一階段文明禮儀衛生工作方面的不足。這樣不拘泥于教材的案例設計，可以更好地啟迪學生智慧思維，使學生在熟悉的生活案例中得到突破，從而為學生的計算思維培養提供助力。

第二，打破一成不變的教學順序。在拓展計算思維的高中信息技術教學中，教師不必要一切依照教材編制順序進行教學，完全可以從思維整合的角度入手，依照學生的計算思維形成順序調整課程學習內容，使計算機教學更貼近學生實際，有助于學生計算思維滲透培養。

如在學習“算法與程序設計”這一模塊知識內容時，教材內容是依照“程序設計基礎”“可視化程序”“算法與程序實現”“面向對象程序設計”“程序設計實踐”的順序開展的，是一種典型的先理論后實踐的教學順序。而從過往的大量教學實踐來看，學生對于枯燥的理論學習往往比較厭煩，因此前面理論的學習接受性就比較差，就會對后面的實踐操作造成一定的影響。這樣的教學順利顯然是不符合學生思維習慣的，因此難以實現計算思維培養的目的。對此，教師可以嘗試將教學內容整合在一起。如在學習“程序設計基礎”的同時，插入“程序設計實踐”案例，從而在理論與實踐相結合的過程中，使抽象的程序知識形象化。這樣打破原有順序的信息技術教學，更有助于學生的計算思維發展。

2.創新教學方法，落實計算思維

一直以來，由于受到傳統教學觀念的影響，教師習慣于采用灌輸的方式教學，學生的知識都是教師直接“喂”到嘴里的。久而久之，學生養成了被動接受的習慣，主動思考的能力逐漸喪失，計算思維培養更是無從談起。因此，在新時期背景下，在高中信息技術教學中，若想促使學生的計算思維拓展，教師就必須要更新教學觀念，突破傳統教學方法局限，運用更多創新、可調動學生思維的教法優化課堂，這樣才能為學生的計算思維培養落實提供保障。對此，筆者提出以下幾個方面的意見。

第一，運用頭腦風暴法，鍛煉計算思維。頭腦風暴法又稱智力激勵法，是在1939年由美國的創造學家A.F.奧斯本提出的，倡導在不受任何限制的氣氛下，采用小組合作或者會議的方式，打破常規，暢所欲言，充分發表個性的看法，從而誘發創造性的觀念和設想。由此可以看出，頭腦風暴法與計算思維培養是非常契合的。在拓展計算思維的高中信息技術教學中運用頭腦風暴法，可促使學生得到更多的智慧啟發，可以為培養學生的計算思維提供助力。

以“運動會海報設計”這節課為例，教師可以嘗試采用頭腦風暴法鍛煉啟發學生的計算思維。具體而言，教師可以在課前將海報組成的要素知識與設計方法告訴學生，然后在課上讓學生以小組為單位，自己嘗試進行海報方案設計。在這個過程中，學生可以大膽提出各種想法，并進行操作。教師從旁指導，但不做出太多干預，讓學生結合自身的想法進行創造性的海報設計。這樣的頭腦風暴法教學，能夠使學生的計算思維得到有效的鍛煉。

第二，運用思維導圖法，發展計算思維。思維導圖又稱為“心智圖”，是20世紀90年代由東尼·巴贊教授提出的。作為一種發散性的圖形思維工具，現下思維導圖被廣泛應用到各個年級學科教學之中。從實踐結果來看，思維導圖的確可以促使學生思維擴散，可推動邏輯與想象的平衡發展。因此，在拓展計算思維的高中信息技術教學中，思維導圖法是可運用的一種教學方法。還是以“運動會海報設計”這節課為例，在教學過程中，教師可以通過思維導圖法的運用，幫助學生理清海報設計的思路，讓學生在問題解決方案流程化的過程中，對運動會海報設計要素有更加明確的認識。

在“運動會海報設計”這節課中，學生只需依照思維導圖，按照步驟選擇相應的軟件進行圖片處理，就可以完成運動會海報的制作。在這個過程中，學生的分析能力、邏輯順序能力以及計算思維都將得到有效的培養和訓練。

3.借助算法流程，強化計算思維

在高中信息技術教學中培養發展學生的計算思維，教師必須要幫助學生理解計算機思維涵蓋的基本概念方法，如建模、迭代、遞歸、嵌入等，因此引入計算機算法和程序路程是十分必要的。具體可以從以下幾個方面入手。

第一，強化學生算法思想培養。在拓展計算思維的高中信息技術教學中，教師一定要明確計算思維是學生解決問題的一種途徑和方向，而強大的計算能力是計算思維發展的基礎，這種能力可以從算法思想的培養中獲得。如“漢諾塔問題”是高中信息技術教學中非常典型的一個算法問題，在解題過程中，就是通過遞歸的算法方式，在“從前有座山，山里有座廟……”的遞歸過程中，逐漸將復雜的問題簡化。在高中信息技術教學中，教師可以將這種算法思想融入計算機問題當中，從而在算法思想培養的過渡中，促使學生的計算思維得到逐步拓展。

第二，借助程序流程圖表達思想。在信息技術中，程序流程是十分重要的一個知識，也是一種計算機思維方式。在拓展計算思維的高中信息技術教學中，教師要善于通過程序流程圖的運用，引導學生更加清楚地表達自身的想法，這就是學生計算思維鍛煉培養的一個過程。如在解決“百錢百雞”這個經典數學問題中，對于問題的解題思路，教師就可以通過程序流程圖的方式，一步一步為學生展現出來，在這個過程中讓學生理解計算機領域“需求分析”的含義，以及提取問題和抽象處理的布置方法，引導學生自主嘗試借助“枚舉”的方式，繪制程序流程圖，從而形成抽象問題形式化的表達思維，這就是學生計算思維拓展培養的一種體現。

四、結語

在高中信息技術教學中培養發展學生的計算思維，教師一定要對計算思維的概念以及常見誤區理解清楚，在此基礎上對教材內容進行整合，同時還要打破傳統的課堂教學方法格局，運用更為創新的教學方法，并將算法和流程圖這些最能體現計算思維的內容應用到教學之中，才能促使學生的計算思維得到更好地培養和發展。

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