基于計算思維培養的高中信息技術課程教學設計研究

潘雪

摘 ?要 信息社會所需要的人才不僅要有充足的實踐能力，還要有創新精神和良好的思維邏輯。信息技術課程是培養新時代人才的重要橋梁，除了基本的技能技巧，教師有必要啟發學生對于計算以及計算思維的理解。基于此，通過教學設計探索如何在信息技術課程中進行有效的計算思維的培養與應用。

關鍵詞 計算思維;高中信息技術課程;教學設計;核心素養

中圖分類號：632.0 ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2021）05-0060-03

0 引言

計算思維是現代信息社會和計算機時代的新產物。隨著信息化社會的發展，簡單的信息技術技能已經不能滿足人們生產生活的需要，如何將信息技術應用到日常生活中，成為信息社會的新挑戰。在這種背景下，傳統的信息技術課程教學必須要做出改變，教師不僅要注重學生信息技術知識與技能的培養，更要強調學生思維能力的發展。在信息技術課程加速改革的大背景下，信息技術課程教學應當更加關注學生對于信息技術的實際應用與創新發展，應該更加注重培養學生有效解決問題的能力和細化拆分問題的思維邏輯，使學生可以深度合理地利用計算思維來分析問題、解決問題，能夠將思維能力和操作技能整合起來，高效解決問題。

1 計算思維概論

計算思維這一概念產生于20世紀，當時的學者認為計算思維等同于程序思維，關注的是類似編程的過程。2006年3月，周以真教授將計算思維定義為：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[1]。新課標將計算思維定義為：計算思維就是運用有關計算機的思維方法來尋找問題解決方案的思維活動[2]。國際教育技術協會和計算機科學教師協會指出，計算思維是一個解決問題的過程[3]。

隨著信息技術在社會生產、生活中的應用，計算思維的概念也逐漸由程序思維、算法思維演變成一種綜合思維方式。李藝教授認為，計算思維源于科學思想，它以人為中心，描述了人的內在品質，并認為信息技術是人的核心素養的主體。

綜合上述觀點，本研究認為，計算思維就是把一個復雜的問題分解成一個個可以解決的簡單問題，以此來簡化計算過程的一種思維方式。計算思維不像程序化的機器那樣簡單地運算，它指導人們將一個個復雜的問題進行概念化分解，用想象力和創造力不斷地推理化簡，從而解決實際問題。

2 基于計算思維培養的教學設計研究

高中信息技術課程對計算思維的培養 ?《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》的發布使我國的教育信息化建設邁向一個嶄新的階段，在標準的設置中也體現了計算思維的培養。在課程目標上，新課標的總目標中包含了計算思維的培養，主要體現在為學習者提供數字化的學習環境，引導其運用計算思維來分析問題，尋求問題解決的方案。在信息技術課程教學的基本理念中，新課標強調以學生為中心，使學生能夠在問題解決過程中發展提高信息素養，同時運用計算思維來設計問題解決方案。新課標也將計算思維作為信息技術學科四大核心素養之一，同時在新課標的每一個模塊中都設置有對計算思維培養的內容標準和教學提示。

由此可見，新課標在課程目標上、內容上都體現了對于計算思維的培養。相比于2003年的課程標準，新課標更加強調核心素養，不僅使課程的設置更加高效、靈活，也更注重創新型人才的培養。在這樣的大環境下，信息技術課程愈加重視計算思維與信息技術的深度融合，培養目標也不僅是技能技巧的掌握，更重要的是掌握相應的計算思維能力。

基于計算思維培養的教學設計原則

1）從問題出發來設計教學。教學的目的不應只是簡單的知識傳授，而應該教會學生如何學習。傳統的教學將學生作為被動的接受者，學生的主體性被忽略，學生學習的積極性不高，教學效果也不盡如人意。因此，教師要從問題本身出發來設計教學，讓學生自主發現，學會對復雜問題進行約簡、轉化。同時，教師要把握學生已有的認知與新的學習內容之間的矛盾，引導學生自主發現或創設情境，幫助學生發現矛盾，這樣才能使學習活動真正高效有益，才能真正讓學生學會思考。

2）以培養學生計算思維為教學目標。在信息技術課程中培養學生的計算思維，既是研究目的，也是課程目標。教師要把培養計算思維這一目標落實到教學實際中，教學方法、教學過程、教學內容等整個課程教學設計都要圍繞培養計算思維這一目標開展。

3）設計多種適合學生的學習方式。教學設計也要考慮學生的不同的認知風格和心理特性，提供給學生他們喜歡的、容易接受的學習方式。信息技術課程的設計要由淺入深、循序漸進地進行，同時教學過程要使學生可以始終保持學習的積極性和主動性，幫助學生在實際操作過程中學習知識、加深理解，同時學會信息技術的應用技巧。

基于計算思維培養的教學過程設計 ?本研究的教學設計應該重點圍繞計算思維能力的培養來進行，讓學生體驗計算思維的魅力，培養其運用計算思維來解決復雜問題的能力。同時應在課程學習活動中培養學生全方位的知識技能，促進其全面發展。對于教師來說，其工作是進行必要的課前準備，設計呈現有趣的任務，為學生提供必要的指導，同時掌控學習流程。學生的工作是做好課前預習，明確自己的任務并完成，與同學進行合作互動交流，同時進行反思與自我評價。

在課前準備階段，教師應該對教材、對學生進行一定的了解，選擇符合學生認知水平的學習方式以及合理的教學策略，通過對學生學習過程的引導，促使其對問題進行分解，以及思考理解抽象知識，設置相應的小組任務，培養協作、溝通能力。

在設計任務和呈現任務階段，教學任務的設計要貼近學生的生活實際，能夠引起學生探究的興趣。設計的任務要符合學生的認知水平，使學生能夠對學習任務作出準確的理解和判斷，同時能將復雜問題進行分解，也就是把它約簡、分解成簡單的小部分，對問題進行細化表征。同時，問題的解決要能夠利用計算機及其他輔助工具或軟件進行。

在整個教學過程中，教師在學生遇到困難時進行恰到好處的適時指導，引導學生使用遞歸思維等一系列計算思維的方法，對問題進行約簡、嵌入、轉化和仿真。同時，教師要對學生的學習進行及時的評價反饋，使其了解自己的學習進度和不足以進行實時改進，也可以吸取經驗來優化教學過程。

3 實施建議

傳統的信息技術課程多關注學生技能技巧的學習與培養，而鮮少進行學生思維方式的鍛煉。單一的教學模式、固定的教學內容已經不能滿足信息技術多樣性發展的需要，新時代的學生需要著重發展計算思維，培養良好的創新精神和批判意識。信息技術課程是一門開放的、不斷發展的、具備無限可能性的課程，因此，教師在教學實施過程中需要注意下面一些問題。

1）在課程目標的設計上，教師不應將目標設定為僅僅是為了完成學習任務、通過考試等，而應該根據信息技術課程的發展需求和專業特性，教授給學生生存于信息時代所必備的知識與技能，使其能夠利用信息技術課程所特有的計算思維去思考、去發現并解決問題。

2）在課堂教學方面，教師要合理使用教學策略，吸引學生的注意力;教學流程要有彈性，可以根據實際課堂效果來進行適時調整;在任務的布置上應該采用學生比較感興趣的內容，充分發揮學生的主體性。同時，任務的選取應該適合學生進行分解，以此鍛煉學生的約簡、轉化能力。教師要提供適當的指導幫助，以保持學生探究的欲望。

3）在學生課堂表現方面，教師應該能使大部分學生始終能夠積極參與課堂，給予及時的評價反饋，讓學生能夠認識到自己的不足，掌握自己的學習進度。在重點與難點部分，教師應該給予恰當的引導，使學生始終保持積極性和自信心。

4）在合作探究環節，教師引導學生進行交流互動，以指導者的身份參與學生之間的交流，適時地給予一定的提示和幫助。教師要引導學生學習運用計算思維的相關方法去解決問題，給學生留下充分的實踐練習時間，使大部分學生能夠完成學習任務，增強心理滿足感;同時要促進學生的小組合作，培養協作互助的能力。

4 結語

信息化社會的發展大大提高了信息技術課程在學校中的地位，但是信息技術課程仍然存在“重技輕能”的現象，單純地學習操作技能以通過考試成為信息技術課程學習的主要目的，這與信息技術課程教學的初衷相背離。本研究力圖將計算思維的培養融入課堂教學，讓學生在學習如何利用計算思維來解決問題的同時，轉變對信息技術課程學習的認識。目前，計算思維在信息技術教學中的相關研究還比較少，仍處在探索研究階段，本研究也不可避免地存在一些局限，計算思維培養的教學效果難以評估，教學設計還有待完善;在教學評價上，對計算思維培養也沒有標準的評價體系和評價指標。

針對上述研究局限，本研究希望能有更多專家學者關注信息技術課程中計算思維的培養研究，以期探索有效的信息技術課程教學模式，扭轉大眾對信息技術課程的誤解，提高學生的計算思維能力。

參考文獻

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