信息技術編程教學中學生計算思維的培養

于斌巖 張蘭芳

摘 要：計算思維作為一種發現問題、解決問題的基本思維方式，在信息技術編程教學中起著重要的基礎作用。在信息技術編程教學中通過整合教學內容、創新教學模式、優化考核方式的途徑培養學生的計算思維，為學生更好地學習信息技術課程打下扎實的基礎，也為學生的全面發展助力推進。

關鍵詞：信息技術; 編程; 教學; 計算思維

中圖分類號：G632.0 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）1-024-002

1.引言

信息技術課程在中學課程中已開設二十多年，是中學必修課之一。近年來，隨著網絡、大數據、手機等數字化產品的大量普及應用，信息素養是衡量一個人認識信息、處理運用信息解決問題的重要衡量指標。大多數孩子手機玩得很嗨，游戲打得很火，但是你讓他處理一個文檔、一個表格，完成一個操作任務，他卻無從下手，找不到方向。究其原因是我們的學生缺乏系統的信息素養，沒有養成系統的使用電子信息設備發現問題、解決處理問題的技能和方法及操作流程。而學生發現問題、解決處理問題的能力需要我們指導、培養學生養成善于計劃的思考方式，我們可以稱之為計算思維。

計算思維是人類經濟和社會發展的一種基本思維方式[1]，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[2]。計算思維是一種解決問題的思維過程，指能夠清晰、抽象地將問題和解決方案用信息處理代理（機器或人）所能有效執行的方式表述出來[2]。近年來，各國政府及教育部門都加大了對中小學階段學生計算思維的培養力度。英國于2014年9月推行了以培養計算思維能力為目標的計算機課程，美國于2014年將發展學生計算思維能力列入高中計算機科學概論課程目標，我國在2017年公布的《普通高中信息技術課程標準》中也明確將“計算思維”素養的培養列入課程的核心素養。計算思維的本質是將復雜的問題通過計算信息處理的方式進行表達的一種能力，而信息技術課程中編程教學是對計算思維技能培養的有效途徑。通過編程課程的學習培養學生有計劃、有準備地循序漸進解決處理問題，是對學生計算思維進行培養的一條有效途徑。

2.中學信息技術編程教學中學生計算思維培養的途徑

2.1全面分析教材，整合教學內容，進行模塊化設計，建構模塊化教學內容的計算思維導向

目前的初中信息技術教材還不能適應計算思維培養的導向需求，需要專家學者和一線信息技術教師深入挖掘教材，站在培養學生計算思維的導向上對教材內容進行重新整合和模塊化設計，教育管理部門和學校要賦予教師創新教材的權力，但是要把握教學內容的方向性和知識點技能的操作合理性。在整合教材時要貼近生活和當前社會發展現狀，將教材內容和學生課外生活案例緊密結合，進行模塊化設計，每個模塊蘊含對應的一個或幾個計算思維培養的著力點，通過模塊教學內容之間的銜接體現計算思維的計劃性、考慮問題的多元性，教師在教授學生課程內容的過程中自然地將計算思維的計劃性、連貫性等要素遷移進學生的思維認知中。學生在完成模塊化任務的過程中順其自然地領悟和學習到模塊化教學內容當中所體現的計算思維要點，計算思維及操作能力自然得到訓練和提升。教師可以整合網絡資源，把編程設計方面的真實案例和學生學習過程中的常見問題濃縮成模塊化教學內容，對學生進行有針對性的計算思維訓練，豐富編程教學內容，使學生多方面認識不同計算思維方法的應用，豐富學生的計算思維錨點，儲備學生扎實的計算思維實踐技能。

2.2創新教學模式，優化計算思維培養訓練方法

在教學過程中教師可采用多樣化貼近學生興趣和需求的教學方法開展融入式教學，如采用任務驅動教學法讓學生完成相應的任務模塊，在任務驅動下獲得模塊化知識要求中蘊含的技能和計算思維;采用真實情境模擬教學法為學生創設逼真的環境，讓學生體驗，感知問題，找到問題的解決出口和方法，在解決問題的過程訓練其計算思維和提升其操作技能;采用闖關游戲法，讓學生放松心身，在玩中學，學中玩，在玩中體會到闖關進階的愉快，同時也培養了學生的計算思維，訓練了學生的操作技能。

在教學過程中要注重于培養學生分析、歸納、總結的思維養成習慣，每完成一個任務，學習一個知識點要讓學生從任務中，從知識點教學中總結得出一個“成果”，這個“成果”可以是一條規律、一個教訓，或是一個規則。如在Python的教學中，學生要體會到模塊和庫的作用，解決問題時要找準相關的模塊，導入相關的模塊，利用相關模塊的功能去解決我們需要解決的問題。Python中有很多模塊，我們不需要了解每個模塊的作用，但是當我們運用Python編程要解決問題，就要去掌握調用有關這個問題的模塊，然后使用模塊的功能去解決問題。現實生活中，不乏有這樣的真實案例，當我們遇到問題需要解決時就在自己的大腦中尋找有關解決問題的方法和技能，我們的大腦就相當于儲備各種方法技能模塊的思維庫，而我們人一生都在不斷地學習、豐富儲備這個思維庫，也在不停地調用這個思維庫里的方法技能。

2.3優化考核方式，注重階段性操作考核

在培養學生計算思維的教學中，教師要時刻關注學生習得發展，考核采用隨堂測方式，或是采用單元模塊化考核。因為思維的培養和矯正在形成思維定式和功能固著時再去改變就非常困難，而且要花費很大的心力和時間，所以我們的考核要及時，即及時發現問題，及時給予干預。基于此，我們在信息技術編程教學中最好采用基于模塊任務的模塊化考核，即一個模塊的教學任務進行完成時就對其進行考核，及時發現問題，及時糾正。在考核中加大操作技能考核，從操作技能中可以反映出一個學生的知識掌握熟練程度，這時我們可以把知識點、操作技能融入到一個任務中，而這個任務要根據考核內容設置若干考核點，這些考核點有層次和先后關系，從學生完成任務的情況就可以看出學生思維和在哪個層次出現問題，我們好對癥施策。在考核時為了減小工作量和提高效度，我們可以采用小組方式進行考核，小組中學生在完成任務的過程中可以互相協作、補充、提高，最終達到每位學生都有所進步的效果。

3.結語

計算思維的培養有助于培養學生找準問題、分析問題、解決問題的能力，通過學習培養，在學生養成計算思維的情況下，學生可以很快發現問題的關鍵點，分析形成解決問題的關鍵圖譜，圖譜中關鍵點的順序根據情況可以調整，有些則不能調整，成為解決問題的要塞，需要積淀一定的知識量和技能才能攻克，讓學生逐漸形成對問題的整體觀，從全局上考慮分析解決問題。當然計算思維只是一種解決問題的方法和技巧，最終還需要厚重的知識和技能才能撐起我們強大的大腦思維和心理適應能力，我們還是需要扎實學習各類知識和技能，再運用計算思維方式更好地發現問題和解決問題。

本文系新疆維吾爾自治區普通高等學校教學改革研究課題“基于計算思維的新疆高校大學計算機課程改革實踐研究”的研究成果，課題立項號：2017JG084;

2017年度中央地方聯合研究課題《新疆加速創新驅動發展激勵創新創業的政策研究——新疆高校創新創業教育研究》的研究成果，課題立項文件：國家發展改革和改革委員會辦公廳文件（發改辦高技[2017]1034號）

參考文獻：

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[2]WING J M.Computational thinking[J]Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35

[3]傅騫，解博超，鄭婭峰.基于圖書化工具的編程教學促進初中生計算思維發展的實證研究[J]電化教育研究，2019，4：122-128

[4]張火松.初中計算機教學中學生計算思維的培養策略研究[J]科學大眾，2020，7：26

[5]朱云溪.計算機教學中學生計算思維的培養策略研究[J]電腦知識，2016，12（1）：185-186+188