基于計算思維的中小學信息技術教學探究

蔣姝婷，蔣勝利，匡春臨

（洛陽師范學院 a.信息技術學院；b.電子商務學院，河南 洛陽 471934）

信息技術日新月異，中小學生處在國民基礎教育階段，新時代對基礎教育提出了更高的要求，培養學生的計算機思維能力顯得越發重要。

一、計算思維的概念與重要性

（一）計算思維的概念

計算思維是20世紀80年代由麻省理工學院的Seymour Papert教授首次提出。2006年，卡內基梅隆大學計算機科學系主任周以真教授又補充指出：計算思維培養學生就像計算機科學家一樣思考信息化問題。隨后，美國和歐洲教育界展開了關于計算思維的廣泛研究。2008年，全國高等院校計算機基礎教育研究會對專業思維方法也作了探討。

（二）計算思維能力的培養是信息技術課的核心任務

2010年九校聯盟（C9）提出把“計算思維能力的培養”作為計算機基礎教育的核心任務。2017年教育部新修訂的高中信息技術課程標準中提出：高中學生在信息技術領域的核心文化實力是“信息意識”“計算思維”“數字化學習與創新”和“信息社會責任”四個要素，計算思維能力是核心要素之一。作為中小學教育中的一門課程，信息技術不僅能提高學生的信息技能，同時也承擔了計算思維教育的重要任務，中小學信息技術教育需要從技能教育向思維教育開始轉變。

二、中小學開展計算思維教育面臨的問題

（一）信息技術師資缺乏

教師自身的信息技術能力體現在教學過程中，直接影響到學生信息技能和計算思維的培養。由于各地教育發展的不平衡，學校教師數量少，信息技術課教師缺乏更是普遍現象。學校在招聘教師時，會更多地招聘主科教師，減少信息技術教師的招聘，這就導致信息技術教師授課多、所帶班級多，同時工作任務也多，不利于信息技術教育的發展。除此以外，信息技術教師通常還需承擔整個學校信息技術教學任務以外的其他業務工作，例如維護和管理計算機機房。因此，他們用于準備課程教學的時間較少，進行信息技術深層次研究的時間就更少。

（二）疫情加劇了信息課教師的知識壓力

從2020年開始暴發的新冠肺炎疫情，中小學生開始全面開展網上學習，信息技術教師不僅承擔了網上教學工作，同時還有全校教師網上教學的輔導與教學資源的配備工作。缺少課堂上的面對面教學，也由于缺乏更深層的專業素養，信息技術教師的教學壓力大增。學生在網上學習，教師在網上教學，信息技術課需要的備課時間更長，備課內容涉及面更廣，一些在線工具的掌握成為難題。部分教師表示，自己的現有知識難以滿足新時代學生的信息需求和廣泛發展的需要。信息技術教師缺少專業培訓，信息技術課程缺乏統一的指導標準，教師疲于在課堂上完成知識傳授，計算思維的培養暫時放置一旁。

（三）信息技術課程教學內容與方法陳舊

信息技術課程是提高學生信息技能的主要支撐。與其他學科不同，信息技術課程要求學生不僅要掌握技術，同時也要開發思維。在實際教育中，信息技術教材與信息技術的發展極為不匹配，主要表現在新的計算語言與計算機軟件發展很快，教材滯后。新教學方法與理念出現后，信息技術教師不能及時更新理念，使用新方法。信息技術課程教學發展也極為不平衡，廣大農村地區的中小學生，以及不發達地區的學生，不能及時接受新設備與新理念普及帶來的好處。還有一些信息技術教師年紀較大，尤其是在農村學校，接受新事物的能力較弱，在教學方法的選擇、內容的分析等方面存在著思想陳舊、缺乏創新的問題，影響了信息技術課程的教學質量，最終影響的是學生計算思維能力的形成。

（四）信息技術課程在政策層面重視程度不夠

在中小學教育課程中，信息技術課程既不是考試科目，也不是評價科目。國家在政策層面沒有給予信息技術課的主課地位，導致相當數量的學校領導不重視。許多學校的信息技術課時安排很少甚至不能正常進行，導致學科發展不平衡，學生沒有足夠的知識，教師沒有足夠的時間系統地教學，學習效果不佳，不能按時完成教學任務。在當前的“雙減”政策下，小學和中學的學生課業稍有改善，高中學生的學習壓力則更多，往往導致信息技術課被“犧牲”，為專業課的正常教學做出讓步。

（五）學生對信息技術課程重視程度不夠

除了學校之外，學生自身對信息技術課程的重視程度也比較低。目前的中小學生都是“10后”，他們很早便能熟練地使用專業的電子設備，如平板電腦、智能手機等。而中小學生對于他們已經掌握的計算機知識不太感興趣，所以在課上容易分心，也沒有學習的動力。隨著年級升高，信息技術課程學習目標變的不明確、難度大，課堂上師生合作不一致，課堂紀律差，學生將信息技術課視為輕松的課程，而非主要課程。在課堂上，大量的學生不認真聽課，還會準備主要課程內容，甚至聊天、玩游戲。因此，學生忽視了信息技術課程的重要性，各方面教育效果不好。

三、整合計算思維的信息技術課堂教學

（一）以計算思維為導向制定教學目標

中小學的信息技術教學目標的設定應該整合計算思維。信息技術課的教學目標從層次上分為知識掌握的目標、技能目標、素質目標。知識目標是最低層次的目標，比如高級語言程序設計課程中什么是變量。技能目標是更高一層次，如能夠為某個變化的事物定義一個變量。素質目標的設定要培養學生分析問題、解決問題及計算思維能力等。素質目標是計算思維能力培養的高級目標，如同樣是一個變量，要學會讓學生在不同環境中解決不同問題定義不同的變量，還要聯系其他知識點，知道不同形式變化的變量，變量的類型、變量的存儲等。對教學中的每個知識點都設定不同的目標，并讓學生達到這個目標，計算思維會潛移默化得到培育。

（二）以探究法教學模式為計算思維提供環境

中小學信息技術課面對的是不同年齡階段的學生，從心理學角度分析，小學生處在6～12歲年齡階段，注意力不穩定，而且是以具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的階段。以探究法教學模式引起學生的學習興趣，盡可能讓他們持久地關注到學習的知識。中學生處于從幼稚期向成熟期發展的過渡時期，思維能力是由具體向抽象過渡的時期。這一時期，自我意識開始覺醒，選取合適的案例采用探究性教學可以極大地激發學習興趣，盡早打下計算思維的基礎。也可以采取翻轉課堂教學方法，以學生為主導，教師為輔，讓學生發揮潛能。

（三）利用計算機輔助教學工具熏陶計算思維

中小學信息技術課教學除了教授學生信息技術專業基礎知識外，信息技術教師要利用各種輔助軟件提高教學效果。常用的教學輔助工具軟件有：錄課軟件、截圖軟件、電子教鞭、視頻編輯軟件Premiere Adobe、辦公軟件、計算機操作系統等。無論用教學工具呈現教學內容，還是使用輔助工具制作教學內容，對學生都是一種計算思維的熏陶與教育。教師更多是在教授學生信息課內容的同時，使學生盡早接觸計算思維、了解計算思維，為以后具有更好的計算思維能力打下基礎。

（四）在線學習也應成為培育計算思維能力的陣地

教學資源平臺是輔助教學的重要手段，高等教育與職業教育的教學資源平臺建設的比較好。中小學在這方面是起步階段，大都以當地教育主管部門為主建設有資源庫，但資源的豐富程度與開放程度與職業教育相差很遠。在疫情期間，河南省教育廳分批推薦了網上教學工具，推薦部分網絡教學平臺、資源平臺、會議平臺和相關教學工具，供各地、各學校根據實際情況，本著自愿原則，自主選擇使用。在后疫情時代，學生會越來越多的利用網上資源學習，學校與信息課教師要有前瞻眼光，利用這些資源平臺的教學，培養學生的計算思維能力。

四、中小學生計算思維存在問題的對策

（一）夯實教師信息素養基礎

信息技術課教師是培養學生計算思維能力的第一責任人。首先，學校配備足夠的信息技術教師，是保證計算思維教育活動順利開展的前提條件，也是最基本的條件。其次，學校要多關注信息技術教師，保障他們基本權益的同時，為他們的個人發展、職稱晉升等方面提供順暢的通道，確保與其他學科教師享有同等待遇。再次，要促進中小學信息技術教師的縱向發展，通過培訓或短期學習提高信息技術教師的基本素質。鼓勵將研究成果的新模式、新方法應用到信息技術教學中，在實踐中檢驗教學效果。最后，鼓勵更多的信息技術教師參加省級和國家級的競賽。通過競賽能夠不斷提高信息技術教師隊伍的整體素養，強化培養學生信息意識和計算思維的觀念。

（二）創設情境著力提高學生興趣

提高學習興趣，可以促進計算思維的開發。利用形式多樣的活動讓學生進行思考和體會，在這個過程中，能夠提高學生的綜合素質。小學生心智處在快速發展時期，信息技術課應該主要通過小游戲的教學方式來進行，提高學生的參與度，在游戲中學習計算機知識，培養計算思維能力。培養學生的計算思維需要教師的啟發和引導，通過設置實際使用場景，使學生自我學習和探究，比如創建一個場景關于“接收和發送電子郵件”。你需要使用郵件給父母發一些材料，學生應該怎么操作，如何發電子郵件。當教師設置這種實際問題后，學生通過思考和理解，自己執行操作，并讓不同的學生扮演不同的角色，這樣學生在教師的指導下以自我探究法來熟悉電子郵件的相關操作。

（三）提高信息技術課程地位

信息技術課程的重要性需進一步提高，明確課程的性質，提高課程的地位。信息技術在中小學教育中是提高學生信息技能，幫助學生更好地了解信息技術基礎知識的一門必要課程。因此，學校應改變傳統的教育觀念，通過科學合理的教育安排，加強和提高信息技術課程的地位，確保充足的學習課時和豐富的教學內容，提高信息技術課程教師的整體素質，保證信息技術課程的教學質量。

（四）落實“雙主體”改進教學方法

中小學生計算思維的培養是一個漫長而復雜的過程，教師是課堂主體的其中一部分，只有不斷改變自己，創新和改進教學方法，才能逐步提高小學生的計算思維能力。最終達到激發學生自主創新能力，提高學生對信息技術興趣的目的。學生是課堂主體的另外一部分，同樣也要發揮主觀能動性，改變學習方法，提高認識，培養興趣，解決實際問題，提高思維能力。計算思維能力的培養僅依靠課堂上的內容是不夠的，課后實踐活動也是激發學生運用計算思維解決實際問題的重要方式。在解決實際問題時，學生應注重分析方法，先將問題分成不同的方面，厘清問題的要點，然后進行抽象思考，接著用數學模型做出算法流程圖，最后用相關軟件完成小程序的設計和調試。這一過程可以對學生的計算思維從不同角度和層次進行培養和改進。

結語

隨著素質教育理念的不斷落實，應注重中小學生基本技能的培養，特別是計算思維的培養。教育主管部門在政策層面要保證學校對信息技術教師的需求，提高信息技術課程的地位。教師首先要積極轉變教育觀念，創新教育模式，通過項目學習激發和培養學生的計算思維，把計算思維融入信息技術課堂。學生要提高學習興趣，投入更多時間，主動接受計算思維能力的培養。通過大家的共同努力，一定能把國際上流行的“2050年全世界的每一個公民都應具有計算思維能力”的預言變成現實！