中學(xué)生信息技術(shù)思維進(jìn)階的十條路徑*

車艷慧 （山東省淄博市淄川區(qū)般陽中學(xué)）

數(shù)字素養(yǎng)是使用數(shù)字技術(shù)、通訊工具或網(wǎng)絡(luò)來評估、使用和創(chuàng)建信息的能力，在數(shù)字環(huán)境中有效執(zhí)行任務(wù)的能力，通過數(shù)字操縱再現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像的能力以及能評估和應(yīng)用從數(shù)字環(huán)境中獲得新知識的能力。2017版《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》和2022版《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》把培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)思維作為課程目標(biāo)，讓學(xué)生能夠用信息科技的思維方法對問題進(jìn)行分析并制定解決方案，讓學(xué)生有意識地以信息技術(shù)手段解決生活中實際遇到的問題并進(jìn)行進(jìn)一步地遷移形成數(shù)字素養(yǎng)。

一、培養(yǎng)信息思維能力面臨的教學(xué)困惑

信息思維培養(yǎng)的信息技術(shù)課堂值得我們思考的現(xiàn)象和存在的問題需要深入研究并找到解決方案。第一，信息技術(shù)的操作性和靈活性讓一些相對保守的學(xué)生感到普遍困難和無所適從，特別是尚未建立起信息技術(shù)思維框架的學(xué)生對新知識的理解能力普遍偏弱，無法有效進(jìn)行知識遷移。第二，學(xué)生對教師精心設(shè)計的情境或者探究任務(wù)并不感興趣以至于無法投入課堂中，而是滿足于按照說明書式的步驟一步步地進(jìn)行模仿復(fù)制操作步驟，難以形成獨立思考和知識運用的能力。第三，學(xué)生好高騖遠(yuǎn)，只滿足于應(yīng)用技術(shù)及智能化的操作手段，而對技術(shù)背后的知識不屑一顧，無法洞悉知識背后的聯(lián)系與遞進(jìn)關(guān)系，不能形成階梯式的思維模式。

經(jīng)過實際調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象透露出來的問題，其實是由以下幾類教學(xué)困境引起的：

（一）信息思維培養(yǎng)與教學(xué)內(nèi)容銜接的困境

受慣性思維影響的教師，認(rèn)為學(xué)生的信息思維培養(yǎng)只存在于程序教學(xué)中，且把計算思維與信息思維相提并論，一提到培養(yǎng)思維就認(rèn)為是程序教學(xué)才能體現(xiàn)，進(jìn)而又落入了講解語法規(guī)則、背誦函數(shù)、編寫代碼一系列的程序培訓(xùn)教學(xué)中。然而學(xué)生作為整體知識架構(gòu)不夠完善的個體，枯燥難懂的程序基礎(chǔ)知識讓其疲于應(yīng)付，甚至扼殺了學(xué)生對信息技術(shù)課堂的興趣。

（二）信息思維培養(yǎng)深度與教學(xué)實際評價的困境

思維能力評價是教學(xué)評價中不好量化和把握的一個難點，課標(biāo)中也未對思維培養(yǎng)的深度進(jìn)行具體量化，教師依據(jù)課標(biāo)中的描述來進(jìn)行思維培養(yǎng)，感覺沒有尺度，也沒有一個標(biāo)準(zhǔn)可依。高階思維的培養(yǎng)演進(jìn)過程也并不是線性的可以量化，所以教師對信息思維培養(yǎng)的理解和把握不統(tǒng)一，感覺實施起來有難度。本身思維培養(yǎng)的過程是一個漸進(jìn)式連續(xù)的過程，但歷來功利化的教學(xué)使我們總希望能夠一蹴而就達(dá)成統(tǒng)一，這也是我們教學(xué)中普遍存在的困境。

（三）信息思維培養(yǎng)模式與教學(xué)方法革新的困境

知識講授型的教學(xué)方法一直以來是信息技術(shù)課堂的主流教學(xué)模式，且教師已經(jīng)用得得心應(yīng)手。正常根據(jù)學(xué)情來說，學(xué)生階段對信息技術(shù)軟硬件知識掌握有限，學(xué)生對操作層面的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，動手意愿相對更足。純理念模式或者思維方式的講解比如算法講解可能讓學(xué)生很難融入授課內(nèi)容當(dāng)中，課堂氣氛相當(dāng)沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)成就感和習(xí)得感不足。又因為沒有升學(xué)考試的外在壓力負(fù)擔(dān)容易導(dǎo)致學(xué)生破罐破摔心理，不利于學(xué)生發(fā)展數(shù)字素養(yǎng)。

二、培養(yǎng)信息思維能力的可行性策略

信息思維有許多學(xué)科特征，從通過信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生信息思維能力的角度，可以從以下四個模塊進(jìn)行：問題分解：在明確問題的目標(biāo)與條件下把問題進(jìn)行拆分成更小的問題形成具有相對獨立功能的子問題，如果分解的問題比較復(fù)雜就繼續(xù)細(xì)化拆分；模式分析：對拆分后的問題進(jìn)行模式分析，找出各部分之間的異同進(jìn)行分類、表征事物的特征或性狀，利用我們已有的經(jīng)驗、模式去認(rèn)識事物并進(jìn)行歸納總結(jié)，為后續(xù)問題的解決提供前期基礎(chǔ)；思維抽象：探究模式背后的一般規(guī)律，進(jìn)行符號化數(shù)學(xué)化描述，把現(xiàn)實問題層層分解構(gòu)建成計算機(jī)可以處理的數(shù)學(xué)模型；信息處理：針對相似的或有規(guī)律的問題，利用信息技術(shù)手段設(shè)計出可以逐步解決的方案，發(fā)揮計算機(jī)的自動化、系統(tǒng)化特性解決問題。

從信息思維這些特征可以看出培養(yǎng)信息思維的教育模式，是要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和洞察事物背后所存在的共性規(guī)律性的教育模式；是培養(yǎng)學(xué)生對問題進(jìn)行解構(gòu)剖析并且進(jìn)行歸納總結(jié)的教育；是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)建構(gòu)模型尋找易被計算機(jī)解決的方案的教育。當(dāng)學(xué)生具備了信息素養(yǎng)之后能夠面對未知、模糊、復(fù)雜或開放的問題，知道從哪里開始、知道如何系統(tǒng)分析、知道用計算機(jī)解決問題的方法和步驟，提升學(xué)生學(xué)習(xí)和解決問題的能力和自信心。

就信息技術(shù)課堂教學(xué)而論，培養(yǎng)學(xué)生的信息思維，就是要幫助學(xué)生搭建現(xiàn)實問題與用信息技術(shù)解決問題之間的思維連接。

（一）充分挖掘教學(xué)內(nèi)容中的信息思維教育點

通過科學(xué)有效的手段對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行信息思維特征的分析，可以從中體會到信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中的內(nèi)容完全可以承載信息思維培養(yǎng)的重任。雖然算法與程序設(shè)計的教學(xué)，在信息思維的培養(yǎng)過程中占據(jù)重要地位是一個不錯的信息思維培養(yǎng)載體，但并不是全部，信息課堂中的教學(xué)內(nèi)容都可以承載信息思維。在教學(xué)過程中要對這些內(nèi)容進(jìn)行深入挖掘，設(shè)計出適合學(xué)生思維培養(yǎng)的切入點有意識地引導(dǎo)學(xué)術(shù)的思維發(fā)展，創(chuàng)造新的教育契機(jī)。

在研究性學(xué)習(xí)中，通過廣泛地調(diào)查可以獲取人們對熱點新聞的看法。教師除了可以利用傳統(tǒng)的訪談法、調(diào)查問卷等，還可以利用信息手段中的網(wǎng)絡(luò)問卷、大數(shù)據(jù)搜索、大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與整理，這樣匯集起來的數(shù)據(jù)，讓學(xué)術(shù)通過信息手段進(jìn)行分析整理研究最終形成分析結(jié)論，發(fā)揮信息技術(shù)便捷、精準(zhǔn)、高效的特點洞悉數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，這就是信息思維的一種整體體現(xiàn)和運用。在進(jìn)行項目式學(xué)習(xí)時完全可以引導(dǎo)學(xué)生的思維躍升。

（二）充分挖掘現(xiàn)實問題中的信息思維教學(xué)點

人們總是在自己經(jīng)歷過的事情或者已經(jīng)見過的事務(wù)上容易做到觸類旁通，教師在教學(xué)中要善于把握學(xué)情抓住學(xué)生在現(xiàn)實生活中經(jīng)常遇到的問題，與計算機(jī)之間建立聯(lián)系，幫助學(xué)生構(gòu)建思維連接，實現(xiàn)知識遷移達(dá)到經(jīng)驗旁通，協(xié)助學(xué)生利用信息技術(shù)思維理解從現(xiàn)實問題的分解到用計算機(jī)解決問題的過程和方法。

在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、TCP/IP的工作原理、計算機(jī)組成等內(nèi)容時，可以用以下形式建立聯(lián)系：

概念擇結(jié)構(gòu)( if…else)P/IP協(xié)議類比選游戲中任務(wù)完成提示TC郵局收發(fā)郵件變量存儲單元 儲物柜中的儲物格內(nèi)存和硬盤 操作間和倉庫

（三）信息思維培養(yǎng)的深度與時機(jī)把握要適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知水平

信息思維教育的深度如何把握是教學(xué)中的一個難題，能夠主動運用信息技術(shù)去解決問題是一個重要的衡量尺度。教師可以引導(dǎo)學(xué)生用編程畫詞云圖的方式得出結(jié)論，這種數(shù)據(jù)處理和分析是符合解題邏輯的。通過Python中的字符串、列表以及對列表的數(shù)據(jù)統(tǒng)計等編程實現(xiàn)，體現(xiàn)了問題分解、抽象、模式識別等信息思維的特征。主動應(yīng)用信息機(jī)制解決問題的方式是信息思維的深刻體現(xiàn)。

信息思維的培養(yǎng)要建立在一定的運用信息技術(shù)知識能力與技能的基礎(chǔ)之上，思維不會因為發(fā)展就會產(chǎn)生而是要有一定的知識基礎(chǔ)。如果學(xué)生的整體信息素養(yǎng)達(dá)不到思維培養(yǎng)的起點，那么教師一味地強(qiáng)調(diào)思考只能是讓學(xué)生停留在比較低級的水平之上無法進(jìn)步。因為思維不可能憑空產(chǎn)生只能是在解決問題思考問題中潛移默化地產(chǎn)生，所以堅持問題導(dǎo)向情境有助于學(xué)生的思維進(jìn)階。教師可以根據(jù)學(xué)生的理解能力和認(rèn)知水平，適度調(diào)整教學(xué)深度、難度和順序，創(chuàng)造時機(jī)，因材施教。例如：程序教學(xué)中尋找算法案例，應(yīng)當(dāng)盡量從學(xué)生已有認(rèn)知中，尋找先讓學(xué)生利用算法對已經(jīng)認(rèn)知的部分案例進(jìn)行算法描述等。學(xué)生熟悉了算法的描述方式并具有了一定的算法思維后再讓學(xué)生接觸一些經(jīng)典算法，如若不然則學(xué)生本身理解算法就已經(jīng)占據(jù)了課堂的大部分時間，無法實現(xiàn)有效教學(xué)。

（四）變被動思考為自主探究，發(fā)展學(xué)生的抽象思維

學(xué)生本身的思維應(yīng)該是活躍的、離散的、不確定的，如果教師過多地對學(xué)生進(jìn)行干預(yù)，使學(xué)生被動地去完成規(guī)定動作規(guī)定操作，每節(jié)課被動地完成任務(wù)為目的，那么學(xué)生會出現(xiàn)思維定式、操作公式化、解決問題程式化，逐漸失去自我思考能力，進(jìn)而喪失自我領(lǐng)悟、知識遷移能力，最終失去思維發(fā)展的機(jī)會逐步成為工具人。思維發(fā)展的課堂應(yīng)該是充滿未知、充滿提問、充滿思考充滿生機(jī)的課堂，教師、學(xué)生、課本、機(jī)器應(yīng)該能夠形成一個互相作用的教學(xué)生態(tài)，學(xué)生在這個教學(xué)生態(tài)中可以通過自主學(xué)習(xí)、合作探究找到適合自己的學(xué)習(xí)路徑生成自己的學(xué)科思維。

（五）從簡到繁培養(yǎng)思考習(xí)慣，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維

信息技術(shù)的學(xué)習(xí)非常注重教材，注重階段性學(xué)習(xí)。不同年級教材中的教學(xué)內(nèi)容從易到難，符合學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律，還能夠培養(yǎng)學(xué)生以具有邏輯性的思維方式來思考問題。在教學(xué)過程中，教師要注重為學(xué)生提供邏輯思維架構(gòu)，幫助學(xué)生逐漸形成邏輯思維，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣。

（六）從點到面，發(fā)展學(xué)生的發(fā)散思維

通過多角度思考同一問題找出多角度解決問題的方法之間的關(guān)系與優(yōu)劣，讓學(xué)生以不同視角、不同維度進(jìn)行問題思考，培養(yǎng)學(xué)生的思維敏捷性和靈活性，誘導(dǎo)學(xué)生思維發(fā)散，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力。如文本信息表達(dá)中對于信息作品的美化，可以是文本排版修飾、背景色調(diào)選擇、字體字號設(shè)計、字體顏色搭配等等，從美化這一點發(fā)散出若干個解決問題的方面。

（七）多情境創(chuàng)設(shè)，發(fā)展學(xué)生的歸納思維

1.立足生活實際問題情境—讓學(xué)生從具象思維入手。現(xiàn)如今學(xué)生基本是一路伴隨著信息科技發(fā)展而成長起來的，在生活實際中本身會遇到很多信息方面的問題和困惑，教學(xué)中可以再現(xiàn)這些問題情境，讓學(xué)生感同身受有解決問題的欲望和動力，也使學(xué)生能夠根據(jù)日常生活中的具體情況快速進(jìn)入探究活動之中，從而使學(xué)生從具象思維向探究思維進(jìn)階。例如：講解密碼安全問題時讓學(xué)生討論在實際中有無被盜密碼的經(jīng)歷，如果要保護(hù)密碼應(yīng)該如何入手。

2.類比式導(dǎo)入—讓學(xué)生從經(jīng)驗思維入手。信息技術(shù)中抽象內(nèi)容較多，很多內(nèi)容學(xué)生在實際生活中接觸并不多，而如果從基礎(chǔ)講起則不是課堂容量所能夠承受的，因此利用學(xué)生現(xiàn)有的知識儲備讓學(xué)生從已有的知識框架入手，進(jìn)入抽象概念是信息技術(shù)很好的教學(xué)方式。

3.游戲化導(dǎo)入—讓學(xué)生從體驗思維入手。通過游戲化情境進(jìn)行導(dǎo)入，既能夠激發(fā)學(xué)生好奇、好動的天性，又能夠讓學(xué)生通過體驗游戲接觸一定的信息思維方式，例如：在講解“熱土豆”算法問題時，讓學(xué)生先來表演一下游戲中分土豆的過程，學(xué)生在體驗中理解算法，使學(xué)生的思維從體驗思維躍升為抽象思維。

（八）高質(zhì)量問題驅(qū)動，發(fā)展學(xué)生的探究性思維

優(yōu)質(zhì)的問題設(shè)計能夠引導(dǎo)學(xué)生的思維，是實現(xiàn)思維進(jìn)階的關(guān)鍵要素。創(chuàng)設(shè)課堂設(shè)問點燃學(xué)生的思維方式，使課堂充滿趣味、挑戰(zhàn)性，讓學(xué)生在探索中實現(xiàn)對信息技術(shù)的了解和掌握，學(xué)會科學(xué)有效的探究方法和思維方式。

（九）注重思辨性培養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生的批判性思維

信息技術(shù)是一門飛速發(fā)展的學(xué)科，很多的理論技術(shù)并不是絕對一成不變的，所以發(fā)展學(xué)生的質(zhì)疑精神批判精神，是保證學(xué)生將來能夠進(jìn)行獨立思考創(chuàng)新思維的關(guān)鍵。在信息思維的培養(yǎng)過程中要讓學(xué)生保持審慎的態(tài)度和精神，主動發(fā)表自己的觀點、意見，基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)、知識啟發(fā)思維，主動探索在申辯中對問題形成清晰地認(rèn)識和判斷能力。信息技術(shù)的飛速發(fā)展出現(xiàn)了很多的倫理真空、法律真空、道德真空，這些在信息技術(shù)課堂中時有體現(xiàn)。引導(dǎo)學(xué)生運用審辨思維的眼光來分析問題、看待問題，無疑會讓學(xué)生形成良好的世界觀、人生觀、價值觀，增進(jìn)學(xué)生更準(zhǔn)確地把握數(shù)據(jù)時代的道德意識、法律意識。例如：經(jīng)典程序算法斐波那契數(shù)列的求解，可以通過遞推算法來實現(xiàn)數(shù)列的求解，也可以通過遞歸算法來實現(xiàn)數(shù)列的求解，甚至還可以通過電子表格軟件的自動填充來進(jìn)行求解。這就要求學(xué)生用審辨的思維來看待這個問題，通過比較算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度理解程序算法，除了能夠?qū)崿F(xiàn)求解還需要提高效率。

（十）用聯(lián)系的觀點聯(lián)結(jié)貫通，發(fā)展學(xué)生的系統(tǒng)性思維

信息技術(shù)學(xué)科是一門多學(xué)科融合的學(xué)科，因為信息技術(shù)方面的知識并不是非此即彼、割裂開來的，是多學(xué)科交叉融合而來的，知識之間貫通串聯(lián)相對于其他經(jīng)典學(xué)科來說往往有著更多的橫向和縱向的關(guān)聯(lián)。學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中受即有經(jīng)驗限制，分析、解決問題時容易形成思維定式，不善于從整體上系統(tǒng)地看待問題，無法形成完善、合理的解決方案。系統(tǒng)性思維就是要讓學(xué)生用系統(tǒng)全面的思維方式，把握相關(guān)知識的內(nèi)在核心，從整體架構(gòu)上去分析，將分散的部分整合在一起，將新知與自身的學(xué)習(xí)、生活經(jīng)驗建立聯(lián)結(jié)，與學(xué)過的概念、原理、方法建立聯(lián)系，對跨學(xué)科知識進(jìn)行整合重構(gòu)形成系統(tǒng)的信息思維。

信息思維培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，是教育的本質(zhì)體現(xiàn)，不光是信息技術(shù)一個學(xué)科所肩負(fù)的使命，新課標(biāo)也提出需要跨學(xué)科融合，實現(xiàn)信息思維培養(yǎng)進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)。也應(yīng)該是多學(xué)段教育齊心協(xié)力共同努力，根據(jù)課標(biāo)在小初高階段有步驟、有計劃、有針對性地進(jìn)行，在數(shù)字化越來越普及的今天我們的信息思維培養(yǎng)必將是教育發(fā)展的必然。