高中信息技術教學中 學生計算思維培養存在的問題及對策

摘要：隨著教育改革逐漸深化，各個學科核心素養的培養成為現階段教學的重要目標。在二十一世紀發展過程中，云計算、物聯網、大數據等一系列技術的發展使人們的生活多姿多彩。為促使學生能夠在步入社會后更好地面對數字化、信息化挑戰，應培養學生信息技術學科素養，使其能夠在未來信息社會中具有更好的發展。計算思維作為信息技術學科素養的核心要素，在社會信息化發展過程中，是新時代人們應具備的基本素養。在高中教學過程中，教師如何從信息技術教學課堂中培養學生計算思維，是一線信息技術教師需要研究的主要問題。本文從計算思維著手，對高中信息技術教學中學生計算思維培養存在的問題以及解決策略進行探究，旨在為之后有關人員在計算思維方面研究時能夠提供參考性建議。

關鍵詞：高中階段;信息技術教學;計算思維;學科素養培養

一、引言

授人以魚不如授人以漁，教授知識不如教授學生學習知識的方式，如此方式能使學生一生受益無窮。學科核心素養能夠有效體現學科價值，促使學生通過課程學習形成正確的價值觀和人生觀。高中信息技術學科核心素養教育主要包括信息意識、計算思維、數字化學習和信息社會責任四個核心要素，而計算思維作為其中較為關鍵的內容，是高中信息技術課程改革教育的最大亮點，并逐漸受到教育領域的重視與關注。培養學生的計算思維不僅能有效促進學生綜合發展，還能使其具有創新精神，促使學生在日后學習中能運用計算思維探索知識、獲取知識。

二、計算思維概念

在普通高中信息技術課程教育中計算思維作為核心教育元素之一，主要是指運用計算機科學領域技術和思想方式，提升學生問題解決能力，并在此過程中形成一系列的思維活動過程，在此期間學生能通過計算思維進行問題的分析和判斷，并利用各種綜合信息資源，行程算法解決其他問題[1]。良好的計算思維能夠有效提升學生帶走我們問題，解決問題的能力，強化其思維邏輯與思辨能力，能夠有效促進學生綜合發展。計算思維是信息一意識和數字化結合的一種解決問題的思維能力，是一種時代與個性的結合能夠有效培養學生的學科素養。對學生日后學習發展能夠提供基礎性條件。

三、高中信息技術教學中學生計算思維培養存在的問題

（一）教師對計算思維認識不足

隨著經濟的發展，人們為使計算機技術得到優化和更新時期，更適合社會發展需要，在長久開發下逐漸形成計算思維，因此計算思維形成的時間較長，在教育中運用計算思維的時間卻比較短[2]。專業人員在研究和提出計算思維后，并指出計算思維能有效提升學生學習效能，促進學生個人素養的發展，但是并沒有具體說明將計算思維有效運用在教學中的方法。此外，受應試教育中學科知識為主的思想影響學校和家長對于信息技術學科的重視程度較低，因此在實際教學過程中，教材和教學內容的選擇較為隨意。此種教育現狀致使高中信息技術教師無法鉆研《信息技術課標》教材，對于計算思維概念內涵特征等內容知之甚少，甚至無法將其運用在實際教學過程中，而其他學科的教師也無法運用計算思維提升學生的學習效果。此外，部分教師認為計算思維與實際教學方法不同，在教育教學中并沒有實質性作用，因此在實際在教學過程中對計算思維的運用程度不高，導致學生在實際學習過程中，對計算思維的認識不高，無法形成有效的計算思維。

（二）學生計算思維能力較弱

在信息教學過程中，由于信息技術具有多元化發展優勢，因此學生在實際學習過程中，不僅需要掌握計算機知識和原理，還要掌握如何將基本知識運用在實處，使其具有較強的知識運用能力和動手能力[3]。然而在高中以前的教學階段中，教師和學校通常會忽略信息技術教學中的重要性，致使學生現有的信息技術基礎知識掌握能力較弱，缺乏連貫性和系統性的教學，使得學生對計算機程序設置和語言設置這些專業技術了解較少，僅限于游戲和網絡搜索[4]。此外，還有部分學生在初中階段接觸到的信息技術課程較少，對于計算機技術與知識的掌握較差，因此計算思維能力較為薄弱。

（三）教材內容較為落后

教材在教學中作為引導性資料，具有至關重要的作用。為使學生與時俱進發展，在編寫過程中需要與時代發展相結合[5]。但是現今高中信息技術教學在教材內容中存在一定的缺點，與新時代信息技術融合較少。首先，信息技術學科與傳統教學科目不同，由于信息時代發展較快，因此其中知識內容更新速度也比較快，隨著時間推移與科技的發展，現今的信息技術與教材中的技術存在一定的差異，教材中編寫的信息技術和教學知識與社會發展學生學習需要不匹配，教材中的專業名詞與現今信息技術發展中運用的技術名稱不同，軟件的建立基礎與腳本也具有一定的區別[6]。其次，計算思維提出的較早，但是將其運用在具體教學中的思想和理論提出的卻比較晚，因此現階段高中信息技術教材中的學科思維和核心思想預約計算思維中體現的核心素養有一定的差距致使計算思維，無法在現今高中信息技術課堂教學中發揮自身的優勢。再次，教育教材不統一。在實際教學過程，小學、初中、高中的教材內容以及教學順序沒有承接和延續，甚至出現三個教學階段的教材除了版本不同，內容基本相同的情況[7]。信息技術教學是一種技術的教育方式，在實際教學過程中，同樣需要奠定基礎和過度，慢慢強化學生對基礎知識的掌握能力，若是教材版本不統一，隨著教育階段的增長教材內容上沒有承接，一定會導致教材內容的層次、邏輯不通，則學生則無法有效地開展學習，進而無法形成系統性和整體性的計算思維構架。

四、高中信息技術教學中學生計算思維培養問題的解決措施

（一）完善教育教學鼓勵機制

《信息技術課標》教材運用在教學中的時間較短，因此教師對于此本教材內容與主旨的理解不夠透徹[8]。而為提升教師教學水平，教學主管部門也相繼舉辦有關培訓班，但這種零散的、片段式的培養并未得到很好的成效。許多課程都是“走過場”，參加的教師又多是被動學習，這也使得不少教師對《信息技術課標》內涵的理解浮于表面，更無法切實把新課程的教育理念運用于課堂實際之中。提高教育學科專業素質，使新課程的理念在課堂中落地生根，不僅要靠教育教學主管部門的線上線下課程，更是靠每一個信息技術教育者養成了自主掌握、自覺掌握的教學意識。同時，基于現代互聯網技術知識更新速度快，因此作為互聯網信息技術教育不但要具有豐富的專業知識素養，并且還要強化自己專業學習，是使得自身具有明確的學科專業領域與專業意識，如此方能促使信息技術教學與時代發展腳步一致，教育思想和教學理念符合現代互聯網技術的前進的要求。為保障此種教育效果得以有效實現，相關部門可以健全師資培養考核機制，提高教師學科素質，并在此之中引進獎勵機制，用科學、合理的機制促使教師自主發展、主動學習。此種運用激勵的方式培養教師專業性，能切實推動教師學科素質的發展提高。

（二）引導學生積極參與

養成計算思維不僅限于科學的教學方法，還涉及對現實生活諸多問題的探究和處理。因此在開展教學時，教師不僅要轉變過去以學科知識為中心的教育觀念，還要實行以學習者為主、教師為輔的教育思路，讓由學生自主發掘問題、指出主要問題問、完全使用所學專業剖析和解答問題并設計最合理解答的方式給予答案，之后利用計算機完成方案設計，獲得成果[9]。在此過程中，教師可以針對實際情況，選擇不同的教學方式與策略展開教學。如果學習者在每節現代信息技術課程中都經過這一步驟，則其思考方法和邏輯思維也會逐漸形成和完善。

在課堂中，首先，教師可以先指導學生，通過頭腦風暴法分析問題，并找出可以解決的辦法。其次，教師在實際教學過程中，會運用思維導圖的方式，細化教學方案，優化學生學習思想，促使學生在課堂過程中能通過計算機解決自身發現的問題。此種教學方式的運用不僅能有效提升學生的動手能力，還能引導學生運用計算思維分析、解決實際問題。教師在教學過程中，可以運用具體的教學任務指導提升學生對知識的理解性。

例如，在高中信息技術教學過程中，教師在教授《人工智能的運用》這一內容時，教師可以運用分步驟教學的方式按部就班引導學生掌握信息技術專業知識。教師可以播放阿里ET工業大腦的圖片和視頻，在此過程中，首先，教師可以讓學生猜片中運用了哪些技術類型，學生在才出人工智能之后，再帶領學生了解人工智能在各領域之間的運用。如，人工智能在工業上的運用、人工智能在農業上的運用、人工智能在安全保衛行業中的應用以及人工智能在醫療衛生方面的運用。其次，教師教授學生智能程序編碼，使學生進行練習和嘗試。再次，留置編寫智能程序的作業，期間允許學生運用之前在Python語言設計程序的內容，讓學生分組配合，整體設計一套能組合的智能程序，讓學生進一步細分，每個人分工寫一組代碼和程序，再與小組一起組合鏈接，最后，展示實現。而在此過程中，學生技能練習之前的信息技術知識，還能學習新的信息技術知識，了解更多信息技術運用方式，以此提升學生掌握計算思維的能力，強化學生思維邏輯性，使其在日后其他學科學習中，也能具有一定的邏輯思維，進而提升整體學習效果。

（三）豐富教學內容

由于知識點的碎片化，訓練缺乏體系，雖然學生已經掌握了知識點，但卻無法用于處理現實問題，也沒有以計算思維為訓練主線的知識框架[10]。所以，要學習在現行課程基礎上，對教學內容加以重構，并挖掘有利于計算思維培養的新內容。縱觀目前課程，需要采取活動方式，從課程特點和深層價值視角入手根據課堂知識點的固有架構重新整合課程，將每一條完全封閉的知識點都變成了具備一定邏輯關系的相對獨立性的新知識模塊。把知識點系統化地講授給學生，使學生感受到知識點的系統化與邏輯性，之后運用課堂管理的方式設置教學模塊作業，在此過程中，教師應注意各個模塊之間的關系，強化模塊的連接性和整體性，促使各個模塊作業聯系之后能形成一個整體的管理教學任務，從而在豐富學生所學專業知識，的同時，使學生感受到專業知識的相對獨立性與相互依賴關系。

由此可見，重構教材內容與顛覆內容具有一定的區別，前者是將原本教學內容優化并根據學生需要進行延伸，而后者則是直接摒棄原教材知識內容。在實際教學過程中，教師應運用重構教材內容，積極尋找轉變認知內容教學為思想啟迪的新方法，以此達到培養學生探索、研究和解決思維的目標。

（四）轉變教學方法

有效訓練學生的計算思維能力，轉變教學方式，切實改善學生思維方法對于學生的學習而言具有重要作用[11]。恰當的教學方式，就能夠更加輕松地訓練學習者的計算思維，進而提高了教學效能。在傳統的信息技術課程中，也存在培養學生計算思維的案例，但是若沒有關注計算思維，則此類活動對于學生而言也是毫無意義的。為改善此種教學現狀，教師應運用調整教學案例的方式，提升教學方案的有效性和適合性，引導學生將無意識計算思維變為具有自覺主觀能動性的行為，進而運用計算思維解決實際問題。因此，需要轉變教學方法，促進學生計算思維的發展。所以，學生在程序設計時候，還必須注意運用數據分析，并采用頭腦風暴的方式，尋找算法，從而進一步優化計算。當學生在教師引導下完全掌握計算以后，還要了解不同的計算方式中執行效率之間的差別，從而優化的算法，大大地縮短學生計算時間，與此同時學生的工作效率也會明顯提高，學生在經過不斷思索后，促使自身計算思維的進一步鍛煉。學生完全了解計算后，通過流程圖說明計算就較為容易，由于計算程序不同，因此所繪制的流程圖也存在差距，學生可以通過流程圖的繪畫對整體計算進行在思考，從而優化計算機計算過程，從而進一步細化流程圖。使用流程圖，能有效鍛煉學生思維邏輯，使學生在思考過程中有主有次、有條有據。當學生在教師的引導下完成程序編制之后，教師還可以給出一些同類型的問題，讓學生再次體會流程。學生編程訓練，不斷反思和總結，當面臨一種新應用問題，可以選用正確的算法，形成敏捷的運用能力，同時當發生錯誤時，也可以指出錯誤所在，鞏固知識，算法思維也在這種不斷、重復的過程中得以提高。

五、結束語

總而言之，將計算思維融入教學中，能有效促進學生個人素養，提升高中信息技術課程，教育教學質量為信息技術課程教學的發展，提供新型道路。對學生的學習和發展還具有指導性作用，能有效培養學生的學科素養和創新能力。因此，在實際教學過程中，信息技術教師應了解計算思維在學科教學的重要作用，知曉其對于學生學習的價值，并以此為基礎，站在新時期教材的角度上辨析信息技術學科的指導性和育人價值，掌握學生的學習技術，運用針對性的教學方式，提升學生的計算思維。此外，教師要深入教材，將教材中與實際信息專業技術融合，大膽創新，以此提升學生信息技術的掌握能力，進而培養學生的學科素養，創造出以計算思維為依據的有利于學生終身發展的教學策略和教學模式。

作者單位：秦向芹? ? 山東省莒南第一中學

參? 考? 文? 獻

[1]林秀新.高中信息技術教學培養學生計算思維的策略[J].福建教育學院學報，2021，22（09）：62-63.

[2]何成江.高中信息技術教學中對學生核心素養的培養[J].中國新通信，2021，23（07）：187-188.

[3]朱余芹.基于計算思維能力培養的高中信息技術課堂教學探究——以“對分查找算法”一課為例[J].中學理科園地，2021，17（01）：57-59.

[4]馬鳴.信息技術教學創新思維的培養[J].福建電腦，2021，37（01）：118-120.

[5]李志河，王茹.聚焦計算思維培養的高中信息技術教學設計[J].現代中小學教育，2020，36（12）：12-18.

[6]唐金高.試析新課改下高中信息技術教學中學生計算思維的培養途徑[J].中國新通信，2020，22（15）：198.

[7]張春華.論高中信息技術教學中學生計算思維的培養[J].中國新通信，2019，21（09）：200.

[8]洪嘉毅.信息技術學科的計算思維能力培養[J].福建電腦，2019，35（06）：138-139.

[9]柳震.高中信息技術教學中支架式教學模式的應用研究[J].文化創新比較研究，2021，5（34）：93-96.

[10]周曉燕.高中信息技術課程面向對象技術教學初探[J].電腦知識與技術，2021，17（33）：257-258+262.

[11]羅曉英.思維導圖在高中信息技術課堂教學中的應用策略——以高中信息技術“數據處理與應用”主題學習為例[J].福建教育學院學報，2021，22（08）：65-66.