淺論高中信息技術核心素養中培養學生計算思維的教學策略

朱建亭

摘 要：隨著教育改革的不斷深入發展，教育部針對高中信息技術課程提出明確要求，即著重培育學生的學科核心素養，通過鍛煉學生的邏輯能力，使其形成計算思維。基于此，文章主要圍繞高中信息技術核心素養中培養計算思維的教學策略展開研究，簡要闡述培養學生形成計算思維的現實意義以及當前信息技術課程開展中存在的問題，具體提出切實可行的培養策略，旨在為現代信息技術教師提供參考，促使學生養成良好的思維能力。

關鍵詞：高中信息技術;核心素養;計算思維;教學策略

中圖分類號：G633.67?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1673-8918（2022）02-0013-04

在信息化時代的背景下，亟須提高高中信息技術的教學質量，以滿足現代學生在數字化背景中實現成長發展的需求。計算思維作為培育信息技術核心素養的中樞，要求學生能夠在扎實掌握計算機相關知識的基礎上，針對某一問題進行一系列思考的思維活動，從而運用計算機和人的思維解決實際問題。計算思維的養成對學生成長為經濟社會所需的技能應用型人才具有正面幫助作用，順應當前大力推廣信息技術的趨勢。

一、 信息技術核心素養中計算思維概述

計算思維是一種可以脫離電腦、互聯網與各種多媒體技術獨立存在的思維方式，它并不是簡單的數學計算能力，也不是運用計算機的能力，而是一種能夠解決計算機不能完成的各種任務的能力。計算思維大致分為五個基本要素，算法、分解、抽象、概括和調試這五個部分，對教師和學生的教學過程都提出了較高的要求。

信息技術核心素養中加入了對學生計算思維的培養，強調學生對現代科學技術的掌握，這里說到的計算思維就在原來定義上進行了簡化，在高中階段培養學生的計算思維就要求學生能夠運用計算機去解決各種問題，熟練的掌握計算機語言并且能夠將這種思維遷移到去解決其他相似問題之中。

二、 在高中信息技術課程中培育計算思維的現實意義

其一，有利于滿足國家對信息技術教學改革的要求。隨著時代的日新月異，計算機不再是稀有物品，信息技術的應用涉及生活和生產中的方方面面。學校是教授信息技術知識和技能的主要陣地，我國要想在國際舞臺上始終處于優勢地位，培養源源不斷的后備力量是重中之重，因此教育部針對信息技術學科著重提出培育核心素養這一要求。計算思維的提出為教師開展計算機教學活動指明了方向，從而使教學方法、教學步驟和教學環節不斷完善，更好地滿足了學生的發展需求以及社會對人才的要求，推動信息技術課程朝向有利方向轉變。

其二，有利于提高學生的綜合素質和個人能力。信息技術隨著時代的發展而不斷變化、發展和更新，培育計算思維目標的提出能夠使教師更清晰地認識到信息技術課程教學的核心內容和方向，從而在設計教案時有針對性的突出重難點部分，使學生的信息素養逐步得到提升。此外，教師在教學過程中關注實際操作的效果，給予學生一定限度的自由和充分獨立思考的時間，深化學生對計算機技術的認知和了解，使其發揮自身主觀能動性，將信息技術理論知識與實際操作更好的聯系在一起，對學生分析問題、解決問題的能力以及自身創新能力的進一步提升發揮著重要的推動作用。

其三，有利于教師積極轉變教學觀念，提升自身教學能力。培養計算思維目標的提出要求教師必須精進自己的工作能力，不斷更新優化自身的專業知識體系。傳統教學模式已無法滿足新課程改革對信息技術學科提出的要求，在這一情況下教師必須要結合素質教育理念探索出更為有效的教學路徑，根據學校所提供的計算機硬件設備、教材中涉及的內容以及不同學生的學習情況設定合理的教學任務，不斷優化教學方案為學生帶來新鮮感，在激發學生計算機學習興趣的前提下實現培育計算思維的最終目標，展示出最佳的教學效果。

三、 高中信息技術教學培育計算思維中存在的問題

核心素養的提出促進了學生全身心的發展，但是給教學活動也帶來了更大的挑戰，計算思維的培育過程中就存在各種問題，從學校到教師再到學生都有各種各樣的問題，給計算思維的發展帶來了不良的影響，主要表現為學校缺少對信息技術活課程的重視、教師的專業能力不夠、教材編制不合理以及學生缺乏信息意識。

（一）學校缺少對信息技術課程的重視

在應試教育模式的深刻影響下，當前大多數學校仍然將提高升學率作為辦學重點。由于在高考考試中對學生信息技術水平的考查占比較小，因此，學校為了提高學生高考學科的成績，選擇將信息技術教學課堂變為自習課堂甚至取消信息技術課程的設置。學生受到學校對該課程態度的影響，忽視學習信息技術的重要性，在信息技術課堂上出現學習其他科目以及玩小游戲等現象，教師對學生的行為也采取默許的態度。因此，學校層面對該課程的重視程度不高直接阻礙信息技術教學活動的順利展開，無法實現學生養成計算思維的目標。

（二）信息技術教師專業化程度不高，對計算思維的認知存在偏差

學校對信息技術課程的忽視使其無法加強教師隊伍的建設，在部分學校中信息技術教師往往由其他科目教師所兼任，這類教師絕大多數并非計算機專業出身，對信息技術的了解匱乏且專業技能嚴重不足，在這一情況下，教師無法給予學生有效的指導意見使其逐步樹立計算思維。同時，教師對計算思維的認知存在偏差，片面地認為計算思維是指計算機專業學生所需要具備的一種思維方式，對于高中生而言只需要具備應用軟件的能力即可。認知的偏差以及專業技能的缺陷大大降低了信息技術教學的質量，學生難以在教師的引導下形成計算思維。

（三）學生缺乏信息意識，未形成信息技術學習的興趣

高中生在以往受教育階段已對信息技術有了初步了解，由于受到各種客觀因素的影響，一部分學生基本掌握計算機的操作方式，能夠借助計算機進行各種工作，而另外一部分學生對信息技術知識一無所知，甚至沒有用過計算機，兩極分化的局面使教師難以展開整體性的教學活動。并且在培養學生樹立計算思維的過程中需要學習編程的有關知識，這對一部分學生來說產生極大的心理障礙，形成抽象、復雜、難度大等印象，也對教學活動的順利展開造成阻礙。

（四）教材內容的編寫不具備合理性

當前高中信息技術教材中涉及的內容大多為講解軟件如何操作的理論知識，教師在教學過程中缺乏系統化的講解基礎知識的階段，使學生在還未打好基礎的情況下便開始實際操作，信息技術教學活動與教材脫節的問題導致教學效率低下且效果不佳。此外，學生學習信息技術知識通常處在被動狀態，無法將理論知識與實際操作進行有效結合，使其獲取信息、解決實際問題的能力低下，難以在實踐中逐步形成計算思維。

（五）教學缺乏實踐性

信息技術課程具有較強的實踐性，在教學過程中教師卻忽略了課程特點，僅僅是局限于課本教材講述一些理論知識，缺少運用理論知識去解決實際問題的實踐教學環節，學生就難以理解信息技術課程的課程作用和意義，在課程學習過程中還有可能產生逆反心理，造成計算思維的培育效果不佳。

四、 高中信息技術課程培育計算思維的教學策略

（一）提高認識，轉變觀念

針對學校教師忽視信息技術課程重要性，將更多的教學時間放在提高學生學習成績上的這一問題，教師必須意識到信息技術在社會發展過程中不可磨滅的積極作用，轉變自身對信息技術課程的認知態度，帶動學生提高學習該課程的積極性，從而為培育學生養成計算思維做好前期準備工作。計算思維不僅體現著學生的一種邏輯思維方式，也是一種分析問題、解決問題和知識運用的能力，在信息技術教學初期，教師可以采用問題驅動教學法使學生圍繞問題展開有效的研究和探討。

例如，在教學信息技術必修二《信息系統與社會》第一章節內容時，教師在制定教案時首先需要明確教學目標為：了解信息技術的發展歷程，通過教學使學生對信息技術形成整體性的認識，并從信息技術與人類的密切聯系中重視對該課程的學習。其中在講述信息技術的發展趨勢時，教師要求學生發揮想象力探討未來信息技術將呈現出來的特點，隨后按照課本中給出的三個方面即更多樣的信息采集與處理終端、更泛在的信息通信網絡以及更智能的信息交互方式展開更加細致的講解，并借助計算機為學生展示能夠自動駕駛的智能汽車、機器人代替人工生產，以及在生活中各種信息技術的廣泛應用，拉近信息技術與學生之間的關系，使其對該課程產生學習的欲望，為后續學習活動的展開做好思想準備。如此一來，不僅能夠提高學生學習信息技術知識的興趣，還能使學生對信息技術產生整體性的了解，使學生在頭腦中形成知識框架，以便于信息技術知識內容的進一步擴充。

（二）靈活多變，促進教學

針對學生之間存在學習基礎、學習能力等方面的差異，教師在實施信息技術教學時必須采取分層教學的方式，針對不同層次的學生設定合理的學習目標，并將教學任務分為基礎任務和進階任務。同時，教師在教學時應讓不同層次的學生組成小組進行合作探究學習，保證各組成員分布的均衡性，使學生之間能夠取長補短、互相促進。

例如，以教學必修一《數據與計算》“算法的概念及描述”為例，教師首先明確本節課的基礎任務為：使學生理解算法的概念，并能夠合理描述算法;進階任務為：學生能夠通過計算機用算法表述實際問題。其次引出算法的概念并通過一個簡單的例子幫助學生理解教材中的知識概念。如探究如何運用計算機變換兩變量a，b的值，此時教師首先應向學生說明運用計算機處理這類問題時無法直接交換a，b的值，而應該借助TEMP進行逐步轉換，假設a=5，b=2，則操作步驟為：將a的值5賦給TEMP;將b的值2賦給a，最后將TEMP的值5賦給b。通過這一舉例使學生初步產生理解并進一步深化設計算法的步驟為：首先進行算法分析，即確定要解決的問題是什么;再次運用人的思維設計算法，提出具體的解決步驟和方法;最后運用各種常見的描述算法的方法表示出來。在完成基礎任務的前提下教師可以為學生布置鞏固練習，如“小明早上起床后需要五分鐘的洗漱時間、十分鐘的燒水時間、十分鐘的準備早餐時間、十五分鐘的吃早飯時間以及十分鐘的聽新聞時間，試幫他合理統籌時間，設計一個合理的算法步驟”。如此一來，學生能夠在自主動手操作的過程中進一步深化所學知識，體會其中的奧秘。

（三）聯系生活，豐富內容

早年著名教育學家陶行知先生提出“生活即教育”的思想與現如今提倡的教育回歸實際生活相契合，為提高信息技術教學的實用性，教師也應在教學活動中增加生活化的內容以此幫助學生理解相關知識，并鼓勵學生將所學到的理論知識切實應用到實際問題之中。計算思維的培育是一個循序漸進的過程，教師必須要做好備課工作，精心設計教學方案，合理把握各個環節，在潛移默化中鍛煉學生的思維方式。通常在實施教學時教師首先需要創設合適的教學情境，提出明確的教學任務以此激發學生的參與興趣;其次使學生圍繞問題進行自主學習展開合作探究，形成生動和諧的教學課堂;再次引導學生解決問題，完成設置的任務，使學生深入理解所學知識;最后教師進行評價反饋，增強學生的自信心。

例如，教學“解決問題的一般過程和用計算機解決問題”時，教師提出問題：“同學們現在使用的銀行卡以及各種App都需要設置密碼，太過簡單的密碼容易被他人攻破，而較為復雜的密碼又容易忘記，那么怎樣設計出最為合適的密碼呢？”由此創設出特定的情境，隨后讓學生自主思考并進行討論，在激烈的討論過后教師引出教學主題，即大家可以運用算法設置密碼，即使忘記密碼也能夠通過程序倒推出密碼，如此一來，就能夠避免密碼簡單或復雜的弊端。通過貼近學生生活的這一案例，學生的參與興趣大大提高且能夠發揮自身想象力和創造力展開思考。學生主動參與到教學活動中對于提高教學效率以及形成良好的計算思維能力十分有益。

（四）引賽促學，保障質量

愛玩是學生的天性，教師應抓住學生的心理特征，將游戲與教學內容相結合提高教學的質量。教學時，在講述相關基礎知識內容過后，教師可以將抽象理論知識轉變成益智游戲的方式激發學生動腦思考的積極性，也能夠使學生對理論知識產生深層的理解。

以教學“程序設計基本知識”為例，教師首先為學生講解有關本節的概念知識，隨后教師可以開展一個與本節課學習內容有關的益智游戲，在開展游戲時教師應注意盡量讓每位學生都參與其中。例如，邀請五名同學站上講臺，教師將課前準備好的卡片分發到每位同學手中，每張卡片上都寫有一個數字且大小不等，游戲要求為按照由小到大的規則從左往右依次排序。教師首先讓學生自己發揮聰明才智在盡可能短的時間內完成游戲，第一批五名學生完成后教師可以邀請另外五名學生上臺重復該游戲，比較兩組的時間長短，隨后邀請八名學生上臺進行該游戲，試一試有沒有最為快捷的排序方式。當大多數學生參與游戲過后，教師隨即引出完成該游戲最為便捷的方法為：從最左邊的第一位學生開始與其相鄰的同學進行大小比較，數字大的排在右邊，緊接著從左數第二位學生與其相鄰的同學做比較，數字大的排在右邊，如此循環依次比較，直到排序完成。游戲結束過后，教師應引導學生根據此游戲編寫程序，通過程序使學生更直觀的感受到運用計算機解決實際問題的快捷和便利，如此一來，能夠大大提高學生參與教學的活躍度，有效保障信息技術課程教學的質量。此外，學校層面也應為學生搭建起展示自我的平臺，通過舉辦科技創新比賽或信息技術應用活動，進一步提升學生的信息素養，幫助學生更好的激發個人潛能。

（五）遵循規律，循序漸進

計算思維對于學生來說十分模糊且抽象，教師在培育學生形成計算思維時不能太過急功近利，而應該在遵循規律的前提下，循序漸進地引導學生樹立計算思維，避免學生在開始學習信息技術的入門階段對該課程產生畏懼、抵觸的心理。計算思維與高中數學學科中算法初步這部分內容有所牽扯，教師在信息技術學科中講述該部分內容時可以由學生在數學中已經學過的知識進行延伸或過渡，使學生產生熟悉感，減少最難心理。

例如，教學“算法的三種基本控制結構”時，分支結構更易被學生接受和學習，因此教師可以將“上午最后一節課下課為”條件作出關于這一問題的流程圖，并進一步總結出分支結構的一般格式，隨后教師引出“機器人走正方形”這一問題并為學生展示該問題的循環結構流程圖，最后為學生布置任務，即根據分支結構的一般格式作出循環結構的一般格式，通過由淺及深的方式使學生能夠更快更有效地掌握相關知識。此外，教師還可以借助互聯網打造網絡學習平臺，將結構圖的展示、鞏固練習的答案等內容上傳到平臺上以供學生參考，從而鍛煉學生的自主學習能力。同時教師也可以利用網絡平臺與學生隨時展開交流和討論，幫助學生解決困惑，不斷強化學生的計算思維，實現最佳教學效果。

總而言之，在培育學科核心素養的背景下提升學生的計算思維能力必不可少，廣大高中信息技術教師應當抓住這一教學重點，結合上述教學策略達成新課程改革對信息技術課程的要求，推動高中生進一步成長為社會所需的高素質、全面型人才。

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