高中信息技術課程中計算思維能力的提升路徑探索

陳國柱

摘要：計算思維能力的培養與高中信息技術課程相輔相成，在高中階段，計算思維能力的培養離不開信息技術課程的支持，計算思維能力的不斷提高，能夠促進學生在信息技術課程上的學習能力，計算思維能力的形成表示學生已經具有了獨立完成初級思維編程的能力，而且能夠對其他學科和其他知識的解決提供更為便捷的方法，也能夠處理更加復雜的問題。因此，在信息技術課程的實踐和實驗中，教師要不斷地培養和提高學生的計算思維能力。

關鍵詞：高中信息技術課程；計算思維能力；提升路徑；探索

中圖分類號：G632.0文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）07-0073

計算思維能力的培養是一個漫長的、艱巨的過程，不可能一蹴而就。本文從對高中學生計算思維能力培養的關鍵課程入手，分析高中信息技術教學的現狀和存在問題，對計算思維能力與信息素養的具體內涵進行解析，對信息技術在培養學生計算思維能力中的重要性進行了探究，并從多個方面對培養和提高學生的計算思維能力進行了探討，期望能夠為現實的教學實踐提供一些參考。

一、高中信息技術教學的現狀和存在的問題

高中信息技術教學本來應該從實踐中來，并最終應該回到實踐中，讓學生能夠在實踐中體會到信息技術的學習。計算思維能力的培養能夠提高學生對整個社會的了解程度，能夠使學生有意識地、自覺地在這一方面進行深入探索，在探索的過程中不斷體會計算機解決問題的無窮樂趣，并最終達到提高學生創新創造能力的目的。但現在大多數的信息技術教學都延續了以往的教學方法，學生很少有機會真正進入信息技術教學的實踐中，而只是由教師枯燥地進行知識的傳授，學生沒有經過相關的實踐，對這些知識難以吸收。這些知識從始至終都是一種較為抽象的書本概念，難以在學生的理念中形成具體的形象，如果長期持續這種灌輸式的教學方法，學生就會認為信息技術課程是過于枯燥的，學生學習的積極性難以得到調動，并且學生對信息技術課程的相關興趣也會造成一定程度的影響。由于在高中階段，無論是學校的教學重點還是社會的關注重點以及學生的目標，都朝向的是高考。而信息技術在高考改革之后納入高考的選考部分，涉及的都是程序設計的內容，也就是計算思維的繼續深化，相對大部分高中學生來講，難度較高。再者，在高考中選考技術科目的學生大多是基于自我的興趣，但這一興趣沒有經過系統化的學習，從現實情況來看，是具有分散性的，所以僅僅從興趣出發來學習這一門課是不現實的，應該提高教師在課堂上對學生舉出相關實例，以及提高計算機實踐課的比例，還應該使教師不斷提高自己的教學水平，不斷通過學習改進自己的教學方法，幫助學生在興趣的基礎上鞏固對知識的理解和對信息技術課程的熱愛，才能夠真正為信息技術課程的教學打下堅實基礎[1]。

二、計算思維能力與信息素養

1.思維能力

計算思維能力包括在思維能力之下，所以，在了解計算思維能力之前，我們應該先對思維能力的具體內涵進行分析。

思維能力，是指當人們在日常的工作生活之中，在遇到問題時對問題進行分析，通過整合相關的資源，對問題進行解決的時候所展現出來的一種能力。思維是指，通過分析問題產生的背景，綜合相關的背景，將問題的本質抽象出來，通過將在腦海中形成的對這一問題的解決方法進行比較，從中選擇出較為適合的那一種，通過判斷、推理，將問題具體化以及將解決方式具體化的一系列復雜的心理活動，這些活動統稱為思維，這些活動的活躍程度、敏銳程度、解決問題的正確程度，共同反映了一個人的思維能力。這些活動，本質上是把人的感性認識中的材料轉化為理性認識，最終能夠達到解決問題的目的。作為人區別于其他事物的特殊本質，無論是學習活動還是相關的發明創造活動，都是以思維能力為核心的[2]。

2.計算思維能力的特殊性

計算思維能力是由美國教授周以真提出和定義的，這種思維能力簡單來說，就是通過將復雜的問題簡單化，將現在難以解決的問題變成能夠一步一步前進并最終能夠得到解決的問題，這是一種遞歸的思維，就是將解決問題的辦法不僅僅局限于已知的幾種方法之內而變換解決問題的思考思維，但最終仍舊能夠解決問題的基本思路。但這是一種并行思維，就是能夠將問題劃分為好幾個，在面對這些問題時，能夠同時進行問題的解決，相當于思維方式中的發散性思維與復合性思維的綜合，它能夠通過抽象和分解來完成較為復雜的任務，選擇更為合適的方式來陳述一個問題，能夠通過建模來使得問題的解決變得更加容易的一種方式，能夠使得在解決問題中的思考時間，在解決問題時花費的成本都能夠達到一定程度的中和。它主要采用了啟發式的思維方式，同傳統的思維方式比較，具有更快速的處理數據以及將問題考慮得更為全面的特點，能夠迅速抓住問題的核心，并向著這個核心直接解決問題，所以是一種略顯機器式和程序化的思維能力，展示形式常常為符號化代碼化。筆者在對這一思維能力進行培養時，應該注重其中的所有問題都在最優化之后再進行這一思維的培養[3]。

3.信息素養的具體內涵

信息素養是與計算思維能力相伴相生的一個概念，它主要包括三個部分，分別為文化素養，信息意識和信息技能。信息意識是指人應該具有在什么時候需要什么信息的能力，信息技能是指應該懂得通過什么途徑和手段獲取信息的能力，能夠對相應的文化進行整合，能夠對獲得的信息進行評價和有效利用的能力。這一素養，是指人對當下飛速發展的信息化社會的適應能力，既是一種人應該具備的基本能力，也是一種綜合的能力，是對基本學習技能的匯集。加上創新思維能力，包括人際交往能力和實踐能力，同時也是一種綜合性的能力，這種能力并不是對上述能力的簡單相加，而是將上述能力進行整合之后，在合適的時機展示合適的能力，進而能夠達到“1+1大于2”的結果。

三、信息技術課程在培養學生計算思維能力中的重要性

高中信息技術課程的課程目標在于培養和提高學生對信息技術的應用能力，使學生的信息技術應用能力與現代飛速發展的計算機科學技術相適應，使學生的信息技術應用能力與學生已經獲得的人文素養和科學素養相適應，使學生能夠更好地適應社會，培養學生的編程能力和相關的實踐操作能力。從上文我們已經能夠了解到，計算思維能力是通過集體的人或者相關的機器實現的，培養這一能力的基礎是學生要能夠掌握最基本的信息技術知識。而信息技術課程能夠為學生提供相關的基礎知識教學，學生只有掌握這些計算機的最初的基礎知識，才能夠為計算思維的培養提供堅實的基礎。在一些錯誤的認識中，會將信息技術課程當成一種培訓型或者工具性的學科，即對學生進行“Word”和“Excel”等辦公軟件的學習培訓，對信息技術的學習僅僅停留在簡單的計算機操作上，這既不能達到對學生進行信息素養的培養，更不能達到對學生進行計算思維能力培養的目標。為了改正這一問題，培養學生的能力是十分重要的。在教學中，從課程意義開始對其進行分析，對信息技術的相關內容條分縷析地進行系統的教學，使學生能夠明白信息技術實際上包括通信，計算機與計算機語言，算法，編程，計算機游戲等，并且通過學生感興趣的方面打開學生對信息技術的認識局面[4]。

四、通過各個教學主體促進學生計算思維能力的提高

通過對現實的教學實踐的研究，我們能夠發現，傳統的信息技術課程教學，會阻礙學生對信息技術課程的興趣，會限制學生相關思維能力的培養和發展，所以，應該在各個方面進行改進，以便教學方式方法等能夠更加適應當下的信息技術社會對學生提出的更高的要求。

1.教師方面

（1）促進教師的教學認識和理念的進步

在傳統的教學中，教學相關的各個主體都對信息技術的教學造成了思想上的阻礙，所以信息技術學科教師在進行教學的時候，自己也會產生一種我所教授的課程是不太重要的課程的思想，因此在進行教學的時候就會產生懈怠的情緒。但隨著高考改革的不斷展開，教師在這一階段仍舊維持原有的對課程的認識是不正確的，應該隨著相關的改革產生改變，并且不斷更新自己的理念，提高自己在教學中的職業責任感，學生能夠在信息技術課程上取得成績，并學會簡單的算法和相關的程序編寫的技能，就能夠系統地提高自身的計算思維能力，將這一思維能力運用到其他的學科中，就能夠提高其他學科的成績，提高學生的理解能力、處理力和解決問題的能力，所以信息技術課程的教學是十分重要的。

（2）改進教師的教學方法

傳統的教育方式會限制學生對信息技術的問題進行繼續探索的興趣，也會限制學生的思維能力的培養。所以，教師在教學時應該注意自身教學方法的改變。教師不應該直接讓學生進行相關的課程內容的討論或者小組合作，而是應該首先導入式教學，先通過生活中、材料中或者在教學中設置相關的情境，使學生能夠根據已有知識經驗了解的知識引入相關的教學內容，然后結合生活實際，引導學生展開相關知識的學習，讓學生進行相應的討論或者合作探究。

例如，在學習必修一第三節《信息技術》一課時，這一課是為了讓學生掌握信息技術的相關概念和基礎知識，學生如果沒有這方面的前期積淀，直接進行枯燥的理論學習顯然是不現實的，所以教師在引入相關概念之前，應該首先通過相關的生活事件引入信息技術，例如，由古代開始的信息傳遞到現代的信息發生了巨大的變化，關注這一具體的變化就能夠在潛移默化中了解到信息技術發展的歷程。從這一方面入手，學生能夠對信息技術的相關概念和內涵進行了解，即包括信息的存儲、識別、提取和傳遞等相關的技術。發展到近代之后，電子計算機出現并迅速發展之后，信息技術就變成電子計算機對上述功能的一種繼承。這其中包括了微電子、通信、計算機、傳感等相關的技術，學生在學習一門課程時，尤其是對高中學生來講，他們已經具有了系統化的編碼能力，所以對學生進行相關問題的歷史沿革是十分重要的，知道一個問題從何處而來，進而向何處而去，這對學生來講，能夠滿足他們探索的好奇心，所以應該通過這些對相關歷史的介紹，首先使得學生能夠迅速切入這門學科。然后讓學生就自己生活中的相關的信息傳遞等相關現象進行小組討論，了解信息傳遞形式的改變，這樣學生就能夠更貼近生活地感受到信息傳遞這一知識和概念。教師在教學的過程中，還應該注意對學生進行相關問題的演示。在學習第六章第二節《網頁制作》一課時，教師應該為學生展示相關的網頁制作的簡單步驟，使學生能夠掌握相關的程序性知識，這樣學生就能夠在自己進行實踐時不至于像無頭蒼蠅一樣到處亂撞，能夠有一定的實踐基礎地進行簡單的網頁的制作，這樣就能夠事半功倍地進行相關知識的學習。

教師教學方法的改進對學生的計算思維的培養來講具有十分重要的作用，尤其是對于信息技術這種學生較為陌生的課程來講，教師在課程進行過程中的主導作用必須充分發揮，這樣學生才能在教師的引導下明白自己在課程中應該走向什么方向。計算思維能力的培養，在前期學生應該結合相關的機器，所以在前期學生應該能夠達成對計算機較為熟練地使用[5]。

2.學生方面

通過教師的講述，學生能夠在心理上認識到信息技術學習中計算思維培養的重要性，學生應該發揮自己的主觀能動性，根據教師提出的相關問題和布置的相關作業，通過完成這些作業來鍛煉自己對相關計算問題的整合思維和分析思維，進而能夠提高整體的計算技術思維能力。例如在學習選修一《VB程序設計初步》部分時，教師應該給學生布置相關的任務，學生在內容的局限之下完成任務，首先應該對程序設計這一問題的核心內核進行分析，然后根據這一內核對解決這一問題的方法進行整合，學生就能夠了解程序設計的相關步驟，并通過自己的思考，設計相關的簡單程序。這樣，學生分析問題、概括問題、對解決方法加以比較判斷的能力就能夠在不斷的相關的任務實踐下得到長足的發展，就能夠為計算思維能力的提高注入重要的“配料”[6]。

3.學校方面

（1）創建校內的學習平臺

在學校內，對學生進行信息技術課程的教學，不應該只局限在上課的45分鐘內，在課堂上，教師要引導學生學習課程相關的基礎知識，同時也要進行一些小組性的合作探究，在有限的信息技術教學時間里，留給學生自我實踐、自我探究的時間顯然是不夠的，所以應該引入相關的學習平臺，給學生足夠的空間，讓學生進行自主學習并能實現自我能力的檢驗。例如利用https：// www.nowcoder.com/（?？途W）、http：//codepad.org/等在線學習編程平臺，讓學生在這些學習平臺上能夠進行自己的學習、作品創作，獲得較大的成就感，學生進行自我作品的創作實踐時，學習能力、實踐能力和創新創造能力都能夠得到較大程度的提高[7]。

（2）完善計算機學習的校園文化

計算思維與計算機的高度結合，決定了在學校內不應該再把計算機當作學習過程中的洪水猛獸，應該適當地支持學生進行計算機的學習，這其中也包括玩一些計算機游戲等。計算機游戲的程序編寫是一個較為復雜的過程，包括相關的編劇、情境、美工及計算機游戲算法和程序的編寫以及修改，所以校園內的標語、校園范圍內的板報或者簡單的書報亭都應該具有鼓勵學生進行相應具有校園特色的游戲程序的開發，例如開展“創造自己的游戲，做自己游戲的創造者”“數學大冒險”“英語單詞大比拼”等游戲編程活動，激發學生對自己玩的游戲具有真正的技術上和數據上的好奇。教師也應該鼓勵學生組團進行難度在簡單與中等之間游戲方面的編程，并在出現問題的時候及時幫助學生弄清原因，指出解決方向，讓學生消化并自行解決這些問題。學生完成之后就會后收獲較大的成就感，進而能夠提高深入學習和實踐的積極性。學生經過全方位的學習推動，抽象表達（即編碼和符號的表達）和自動思考并解決相關問題的能力就進一步提高，學生的計算思維能力就能夠更加深入，學生的應用理解和應用開發能力就能夠得到進一步開發，學生的理解力、認知力、發現問題和整合問題解決方法的能力，想象力以及創新創造能力都能得到全面提高。

五、結束語

總的來說，計算思維能力的培養，離不開對于學生的數學思維，認知能力，概括能力，計算能力，判斷能力，分析比較能力，以及創新創造能力的全面提高，同時，提高和重視對學生計算思維能力對學生的未來學習和未來發展都具有十分重要的作用。在教學實踐中，不僅僅應該進行相關的文本知識的傳授，更應該從上述相關的能力的培養出發，對學生進行全方位的培養，這樣學生的計算思維才能夠提高。

參考文獻：

[1]莫青云.中小學信息技術教學中培養學生計算思維的路徑探索[J].信息周刊，2019（16）：0214-0214.

[2]李春明.高中信息技術新課程必修——數據與計算的教學實踐與探索[J].科普童話，2019，000（23）：P.116-116.

[3]繆德艷.基于高中信息技術課程的計算思維能力培養研究[J].啟迪與智慧（教育），2016，000（12）：P.26-.

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

[5]曹金華.基于高中信息技術核心素養下的計算思維能力的培養策略[J].電腦與信息技術，2018，26（5）：80-82.

[6]王鈺彪，古利成.智能時代高中信息技術教師計算思維教學能力：內涵，價值及提升策略[J].廣州廣播電視大學學報，2019，019（005）：63-68，73.

[7]劉洋.“計算思維”引領下的高中信息技術課對師生信息素養提升的作用[J].教育實踐與研究：b，2018，No.458，No.461（Z1）：17-21.

（作者單位：浙江省杭州市西湖高級中學310023）