在高中信息技術教學中培養學生計算思維的策略

【摘要】本文論述在高中信息技術教學中培養學生計算思維的策略，提出革新教學模式、強化教學引導、豐富教學實踐等舉措，旨在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 培養策略

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）23-0054-04

計算思維是運用計算機科學思維思考、分析和解決問題的一種思維方式，是計算機編程人員普遍具備的能力。計算思維還包含了一定的數學思維和工程思維，相對來說，它比編程更加抽象、靈活。高中生已經開始學習程序設計相關的課程，但由于學習難度較大導致效率偏低。在日常教學中，教師應循序漸進地引入培養學生計算思維的內容，著重培養學生的計算思維，提高學生解決實際問題的能力，擴展學生思維的深度。

一、革新教學模式，養成計算思維習慣

計算思維是一種開放性較強的思維，需要學生勇于創新、善于思考，不斷突破思維的桎梏，發散思維，充分發揮想象力。長期以來，信息技術教學模式相對刻板，學生的思維跟著教師走，思考時間不足、思考空間不大，不利于培養學生的計算思維。因此，教師應革新傳統的教學模式，根據課堂實際情況和學情選擇教學模式，主動探索游戲化教學、項目教學、混合式教學等教學模式，進一步培養學生的計算思維習慣。

（一）開展游戲教學

游戲教學是在教學過程中導入游戲機制，讓學生在游戲過程中習得知識的一種教學模式。教師可以充分利用學生愛玩計算機游戲的特點開展游戲教學，進一步激活學生的思維，激發學生學習計算機知識的興趣，讓學生在輕松、愉悅、自由的學習環境中，運用計算思維完成游戲，從而培養計算思維。如此一來，學生都會積極參與游戲教學活動，而不至于沉浸在網絡游戲中。

教師應該精心設計游戲內容，將游戲性與認知性相結合，并增加競賽元素、設置游戲獎勵環節，讓學生在游戲中挑戰自我，挑戰同伴，進而激發學生的計算思維潛力。如在教學《文件管理方式》一課時，教師在學生的計算機中隱藏了幾個特殊的音樂文件，讓學生自行尋找這些文件。大部分學生計算機里的文件都比較混亂，學生很難快速找到。為了解決問題，學生必須認真觀看教材，不斷嘗試各種方法搜索文件，最終找到解決問題的方法。隨后，教師將搜索文件設置為游戲關卡，讓學生在游戲闖關的過程中學習新知。游戲規則是學生每找到一個文件加一分，積分最多的取勝，教師給予物質獎勵。最后，教師讓學生整理所有文件，按照一定規律排列文件，教學效率得到大幅度提高。教師通過設置“尋找文件”的游戲，通過賺取游戲積分的方式，讓學生獨立查找文件，形成信息管理的意識，養成計算思維習慣。

（二）引入項目教學

項目教學由師生共同實施一個項目，將項目分解為幾個模塊，在課堂教學中將理論與實踐教學有機融合，師生一起完成項目任務。項目教學強調以學生為中心、以項目為中心，學生是項目教學的主體。在教學過程中，教師通過思考、嘗試、探究等步驟，引導學生找到利用互聯網和計算機完成項目的方法，進而能夠運用計算思維解決生活中的實際問題，達到學以致用的目的。這樣教學，對學生計算思維應用能力的發展有很大的幫助。

在教學《用計算機處理信息的基本方法》一課時，在學生掌握計算機基礎知識、能順利操作計算機軟件后，教師出示項目：假設你是物理研究者，需要制作一個“模擬小球做平拋運動”的軌跡圖，請你以自己的方式制作程序。部分學生認為可以用Q Basic語言制作，也有部分學生認為要用C語言制作。教師讓學生自由選擇編程語言編寫程序。在編程時，頻繁有學生出現程序邏輯和語法的錯誤，此時，教師讓學生利用互聯網進行搜索，尋找解決問題的方法。在這個過程中，教師通過設置項目，依據項目要求引導學生自主探究，充分利用計算思維確定項目的開展方式，引導學生獨立解決問題，從而獲得較好的教學效果。

（三）運用混合式教學

信息技術教學也可以分為線上教學和線下教學兩個部分，線上教學主要是組織學生使用計算機進行實踐，而線下教學主要是理論和方法的面授。受客觀因素的影響，當前線下教學的占比遠遠超出線上教學，教師可以借此機會引入MOOC、翻轉課堂等教學模式，平衡線上教學與線下教學之間的比例，讓學生在混合式教學中發揮主動性和創造性，實現個性化學習。

在進行《數據庫管理方式》教學時，教師先給學生發送微課視頻，讓學生觀看視頻，并結合教材內容進行預習。學生一邊觀看視頻一邊做筆記，看完后，教師讓學生進行數據庫應用系統的體驗。數據庫應用系統有圖書館管理數據庫、庫存管理數據庫等，學生自由選擇數據庫完成自主學習后，教師又出示設計有具體問題的導學案，讓學生回答如何利用數據庫管理相關知識解決問題，并分析用何種程序實現數據庫管理，進行程序的設計。如此教學，教師以翻轉課堂的思路，利用微課、導學案啟動混合式教學，讓學生自主學習、獨立思考并解決問題，整個過程都以學生為主體，大大提升了學生的計算思維發展水平。

二、強化教學引導，培育計算思維意識

當前，盡管學生的主體地位有所提升，但還是離不開教師的引導。信息技術的所有教學流程都需要教師主動推進，而學生在課堂中的自由是有限度的，教師要按照循序漸進的教學步驟，才能穩定發展學生的計算思維。目前，部分學生受傳統教學的影響過大，對信息技術學科存在偏見，甚至抗拒自由度較大的教學方式。對此，教師要強化教學引導，不僅要對教學流程進行優化，更要注重學生意識的引導，進一步培育學生的計算思維意識。

（一）轉變教學觀念

意識會在很大程度上影響行為，教師要重視引導學生重視計算思維，才能有效提升教學效果。目前，高中階段的信息技術課程處于比較尷尬的局面，部分學校對信息技術課程重視程度不足，而是將關注點都放在應試科目上，學生本身也不愿在該學科耗費太多精力。面對這樣的局面，教師更應該改變自身的教學理念，引導學生從思想上重視信息技術學科，了解計算思維的優勢，為培養學生的計算思維奠定基礎。

在教學《信息價值的判斷》一課時，教師用多媒體展示教學案例：小明收到手機短信，短信提示他中獎5 000元，但要先將600元稅款轉入對方提供的賬戶才能獲得獎金。學生立刻判斷這是一條詐騙信息。教師又出示很多信息詐騙案例，向學生強調判斷信息價值的重要性。為了指導學生正確判斷信息的真假性，教師又展示了赤壁之戰中著名的“群英會蔣干中計”歷史事件，然后詢問學生：“如果你是曹操，是否會受到虛假信息的蒙蔽？”學生紛紛提出一些案例中存在的邏輯矛盾，認為其不符合事物發展的規律。接著教師與學生進行深入交流，引導學生生成一定的計算思維邏輯。教師以現代社會熱點事件導入，聚焦學生的思維，讓學生分析具體案例，使其認識到學習內容與生活緊密聯系，進而對信息技術更加重視。

（二）創設教學情境

在信息技術教學中，教師通過創設教學情境，能夠刺激學生的思維，幫助學生更好地理解新知。信息技術教學的最終目標不僅僅是讓學生掌握信息技術知識和技能，還要提升學生的信息技術核心素養。學生在生動的教學情境中，能獲得感官刺激和情感體驗，在思想層面得到升華，從而認可計算思維的價值。教師可以創設探究性的教學情境，引導學生積極思考，促使學生有意識地培養自身的計算思維。

《智能信息處理》一課的內容非常貼近學生的生活，教師可以與學生交流人工智能方面的知識。首先，教師以提問導入新課，讓學生列舉人工智能在生活中應用的實例。學生提出小愛同學、Siri、送餐機器人等案例，由此引入智能機器人相關內容的學習。其次，教師利用多媒體課件，為學生播放一段機器狗跳舞的視頻，以及機器人AlphaGo擊敗職業圍棋選手的視頻，讓學生認真觀看并發表看法。最后，教師要求學生按照自己的想法設計一款人工智能機器人，并以此作為學生的編程學習目標。學生在設計過程中提出很多頗具趣味性和實用性的新奇人工智能設想，比如實時翻譯機器人、捕捉老鼠機器人、園林機器人等，并有針對性地設計這些人工智能機器人的編程。這樣教學，教師緊貼日常生活創設探究性的教學情境，為學生展示其感興趣的內容，有效提高了學生的計算思維能力。

（三）改善教學評價

教學評價體系能夠引發學生對自身綜合能力的反思，掌握自身計算思維的不足，及時調整學習狀態和學習方法，有效提升計算思維能力，鞏固信息技術學習成果。基于計算思維的要求，教師要改善目前的教學評價體系，提高綜合素質的評價要求，增加計算思維在教學評價體系中的比重。

在《獲取信息的方法》一課教學中，教師引入“UMU互動學習平臺”軟件進行教學評價。該平臺能對學生課前預習情況、課堂作業情況、階段性學習情況、綜合素養培養情況等進行評價，定期給出評價數據。考慮到該平臺過于客觀，教師還應適當開展主觀評價以中和評價結果。例如，“潛力生”要給予更多積極的評價，推動其追求更大的進步，而“學優生”則應更加客觀，使其成績更加穩固。學生的計算思維水平會通過其個人的具體表現、行為細節體現出來，而平臺則在結果性評價中將這些評價過程進行總結，最后生成客觀合理的評價結果。如此教學，教師利用學習平臺完善教學評價，提升教學評價的信度和效度，從而促使教學評價更加科學和完善，更客觀地量化學生的計算思維水平，讓學生了解自身計算思維水平。

三、豐富教學實踐，鞏固計算思維能力

信息技術學科具有較強的實踐性，在實際教學中以實踐為主。盡管學生對理論知識學習的興趣不高，但他們對實踐課熱情高漲，他們進入機房的時候，往往表現出極高的興致。教師應該“趁熱打鐵”，組織學生在情緒最高的時候開展教學實踐，通過小組合作、課后實踐、教學內容拓展等實踐活動，引導學生集中思考，不斷發展計算思維。

（一）組織小組合作活動

高中信息技術教學的主旨就是提升學生的綜合素養，綜合素養除了學科必備的計算思維，還有合作能力、人際交往能力等。信息技術包含較多實踐內容，且這些實踐內容較為繁瑣，如果讓學生獨自完成，會影響課堂教學進度和實踐效率，也不利于開拓學生的思維。因此，信息技術實踐課教學應提倡小組合作，讓學生與其他同學開展合作探究，進行廣泛的交流和協作，在此過程中互相交流思想，激發更多的思維靈感，在增強團隊協作能力的同時，實現計算思維能力的提升。

在《數據庫管理信息的基本思想與方法》一課教學中，為了讓學生熟練掌握管理數據庫的具體方法，教師讓學生動手安裝ACCESS軟件，然后將數據庫文件發送給學生。文件中有兩張表，一是學生基本資料表，二是學生獲獎情況表，要求學生將兩張二維表格相關聯，實現數據關聯處理。接著教師將學生按座位分成多個小組，每組三名學生，進行ACCESS數據庫的實時網絡共享，讓學生合作處理一套數據庫文件。每組發放的數據庫文件是隨機的，學生按照表上的要求，與組內成員進行溝通，三人分工處理一個數據庫。這樣一來，學生以較快的速度完成了學習任務。

（二）巧設課后實踐活動

如果學生的計算思維被禁錮在課堂上，只能在課堂上進行理論知識的學習和實踐技能的練習，就不利于學生計算思維的發散，難以實現更高層次的思維突破。在日常教學中，學生的課后實踐機會較少，因此，教師要設計一些方便學生參與的課后實踐活動，鼓勵學生在課后主動開展實踐活動，進一步鞏固學生的計算思維。

《信息的集成》一課需要學生進行信息作品的制作，學生可以制作電子板報、演示文稿、課件、網頁等。學生完成信息集成的學習后，初步掌握了制作信息作品的流程。在學校舉辦的年級藝術宣傳活動中，教師鼓勵學生提交信息作品參加藝術宣傳活動，對入選的信息作品給予表彰。課堂上，教師讓學生搜集素材，進行信息集成處理;然后引導學生在課后進行作品設計和規劃，確定表現形式和藝術風格，選擇相應的軟件進行制作，提交優秀的信息作品。這樣一來，學生的計算思維能力得到了充分的發揮，也取得了較好的教學效果。

（三）拓展教學內容

目前高中信息技術學科使用的教材比較陳舊，為了解決教材無法適應時代發展要求的問題，教師在完成必要的教學后，可以適當進行教學延伸，以現有的教材內容為基礎，拓展和延伸一些新的知識內容，讓學生在拓展實踐中提升計算思維能力。

《信息技術與社會生活》一課涉及的知識范圍較廣和知識內容較多，考慮到學生可能會產生厭煩的情緒，在完成基礎內容教學后，教師以計算機病毒作為拓展內容，與學生討論計算機病毒的程序以及計算機病毒的感染方式。學生對這些內容非常感興趣，紛紛表示自己的計算機也曾被病毒感染過，對這些問題自己往往束手無策等。教師指導學生用C語言編寫檢測病毒的程序，對自己的計算機進行簡單的病毒檢測，完成教學內容的拓展。教師以教材內容為基礎，進行教學內容拓展，選擇學生感興趣的領域，進一步激發了學生的參與熱情，也提高了本課時的難度，從而有效拓展了學生計算思維的深度。

在高中信息技術學科中培養學生的計算思維能力，目前還需要信息技術教師鍥而不舍地探索培養學生計算思維的路徑，以創新的教學形式培養學生的計算思維，并在教學過程中不斷滲透，以最大限度地提升計算思維教學的效率。

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作者簡介：曾逸帆（1987— ），廣西柳州人，一級教師，主要研究方向為信息技術教育。

（責編 林 劍）