高中信息技術教學中學生計算思維的培養策略

董 超

(利辛縣第一中學 安徽亳州 236700)

伴隨著信息技術的飛速發展，高中信息技術教學逐漸從培養學生的軟件操作能力轉向注重培養學生的計算思維。信息技術課程要求全面提升學生信息素養，幫助學生掌握學科基礎知識與技能，把握核心要素，不斷引導學生建立全面的信息意識和提高計算思維。計算思維是高中信息技術素養的核心，如何在高中信息技術教學中引入計算思維，使學生理解計算思維的內涵，培養學生的計算思維意識，解決學習中存在的問題，促進學生靈活運用所學知識，實現知識的遷移和應用是值得思考的問題。

一、計算思維的內涵

計算思維主要指運用基本邏輯思維進行數據處理、問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學廣度的一系列思維活動。計算思維不是程序化的，是一種適用于計算機科學領域的思維方式。

計算思維在解決問題的過程中運用了各種數學手段和方法，采用推理的計算方法以及運用計算思維的方式來幫助教師找到問題的正確解答。在教育教學過程中，要求教師注重培養學生的思維，指導學生利用信息技術進行計算思維能力的培養，進而深化認知能力，擴展思考問題的深度和廣度，提高學習知識的效率。

二、培養學生計算思維的重要性

(一)計算思維可以提高學生的數學能力

培養計算思維少不了計算，計算一定會用到數學知識，因此數學對計算思維的重要性不言而喻。在鍛煉學生計算思維的時候，可以把數學知識實際應用起來。這有利于激發學生學習數學的積極性和興趣，學生再學起數學來，就不會覺得那么枯燥，還會覺得數學很重要，可以得出計算結果。比如，我們經常列舉求1到100的和，運用高斯求和的方法，首項與末項之和乘以項數再除以2就是結果，這里我們要善于觀察，靈活運用數學知識，提高計算思維。

(二)提高邏輯思維能力，養成嚴謹的習慣

在計算思維實現的過程中，建立數學模型有利于培養學生的邏輯思維能力和嚴謹的思維習慣。計算過程錯誤，學生會重新檢查數學建模，有時候一些細微錯誤不一定容易發現，這就需要學生擁有耐心，這能培養學生嚴謹態度和抗挫折能力，以及重新再來的勇氣。

(三)提高學生的溝通能力

在整個計算思維的訓練過程中，學生難免會遇到問題，從而去尋求解決的方法，會向老師、家長和同學求助。也許實現一個計算思維的途徑會有點復雜，需要學生集思廣益一起去完成，這就要求學生及時溝通，互相學習和幫助，在互動中尋求解決方案。

(四)培養學生思考和解決問題的能力

計算思維本身就是為了解決問題而提出的，是為了解決問題而提倡的一種思維方式，有利于鍛煉和培養學生思考問題、解決問題的能力。學生通過計算思維的實踐和計算操作實現了自己想要的數學模型的時候，自信心和自我認可能力會得到提高。

三、現階段培養學生計算思維遇到的問題

(一)學生的計算思維能力參差不齊

高中信息技術教學除了使學生了解了算法、簡單程序設計等，還要引導學生運用計算思維解決問題。在學習和生活中遇到任何問題，首先應該去思考如何運用此種方式方法來進行問題的分析、思考、解決等，久而久之，學生便能逐漸提高思維能力。

高中階段的學生都來自不同的初中學校，學生了解或掌握的信息技術知識存在很大的差異，加上義務階段對信息技術課程不做過多要求，參差不齊。這使學生逐漸形成了信息技術課就是玩游戲、上網等的思想，學生對一些基礎概念不了解，這將不可避免地導致學生計算思維能力的缺乏。

(二)教師重視程度不夠，理念陳舊

大多數教師對新教材、新教參、新課標的學習不深入，對信息技術核心素養認識膚淺，對計算思維的概念、內涵、特征等也是一知半解，掌握不透徹，缺乏教學經驗和教學實踐，課堂教學中存在諸多問題。如只注重學生使用計算機的操作能力，限于最基礎的內容教學，沒能從根本上認識培養學生利用計算機解決問題的能力的重要性，難以實現以計算思維為核心的信息技術素養培養目標。教師只是單一地完成教學任務，完成學考任務，沒能在新課改理念下，提高自我思想站位，提升自我專業素養。

(三)課堂教學形式單一，缺乏創新

高中信息技術課堂應更好地依托信息技術設備，拓展課堂內容，創設問題情境，及時反饋課堂教學信息。然而，目前高中信息技術課堂的教學互動性不強，學生參與度不高。教學形式過于單一，難以激發學生的求知欲，對學生計算思維能力的培養不夠。許多教師只注重講解枯燥乏味的理論知識，而忽視了學生通過計算機操作獲取知識的過程，容易使學生失去學習熱情。教師要想激活課堂教學，就要調整教學形式，不斷豐富自己的專業知識，結合學生興趣內容創新教學方式，并提高學生動手實踐的能力。

(四)教學評價環節有待改進

高中信息技術教學多數都是以教師講解為主，課堂互動較少，教師很難了解學生對所學知識的認識程度，反饋評價形式單一。針對不同的課程內容實施教學評價的方法也不盡相同，教師很難把握評價機制，靈活運用評價方法，實施有目的的教育教學。另外，教師評價時更注重學生對內容的理解掌握情況，而不是對教學目標的達成情況，教學評價方式單一，不利于對學生的計算思維的培養。這些都需要我們思考解決方法。

四、計算思維能力的培養策略

(一)針對學生能力，實施分層教學

就筆者所在學校學生而言，高一學生來自縣城或農村初中，相當一部分學生來自農村，這就導致學生在信息技術知識與學習能力上有一定的差異。針對這種情況，平時教學過程中，應該注重分層教學，分配的任務有基礎型、提高型、挑戰型，讓不同層次的學生都有任務可做，學生在完成任務的同時，獲得成就感，提高對信息技術學科的興趣，在完成任務的過程中鍛煉了計算思維，實現計算思維的培養。

比如，在解決角谷猜想這個問題時，教師應引導學生理解問題的含義，即對于任意一個正整數，若是奇數，則乘3加1；若是偶數，則除以2，得到的結果再按照上述規則重復處理，最終總能夠得到1。為了讓學生都能夠理解算法，以及能運用循環結構解決這個問題，教師以一個實際數字來演示過程，比如數字5，是奇數，按照規則乘3加1，得到16，此時得到的結果是偶數，按照規則除以2，得到8，這時多數學生都能按照思路進行計算。如此反復，學生可能會想到用循環結構，學有余力的學生可能就會想到for循環結構不能使用，因為不知道循環次數，只能使用while循環結構。這時繼續引導，學生會想到有兩種情況勢必要在循環結構中加上條件，這就運用到之前學的雙分支if條件結構，基礎薄弱的學生即使不會寫代碼，但是思路清晰，學有余力的學生可能已經根據算法寫出主要代碼了。最后教師再加以梳理，根據設計的算法步驟，完成代碼的編寫，運行調試，取數驗證程序的正確性。通過對問題的剖析，提出解決問題的思路，細化問題，對復雜問題進行分解，讓不同層次的學生都能進行有效的思考，學生在思考的過程中鍛煉了計算思維，提高了解決實際問題的能力，達到觸類旁通的目的。

(二)提升教師專業能力，完善考核機制

學校每年都有繼續教育培訓，培訓有線上、線下兩種形式，雖然培訓內容實用，但落實下來卻難收到良好的效果。參與線上、線下培訓的教師多數是被動學習，收到的效果很不好，培訓流于形式，相關內容沒有鉆研，沒有熟悉教材，沒有對課標更好地把握，以至于不能將新的教育教學理念應用到課堂教學當中。

為了提升教師的專業能力，讓新課標教學理念應用于課堂教學中，每一位信息技術教師都需要積極地學習和思考。由于信息技術知識更新速度快，作為信息技術學科教師，更應該跟上時代的步伐，走在信息技術前沿。我們不僅要具備深厚的學科素養，還要加強自身專業學習，堅持活到老，學到老，豐富自己的學科專業知識，以適應新時代的發展和技術創新。

(三)開展項目式教學，培養計算思維

學生計算思維的培養，離不開恰到好處的教學方法。適當的教學方法，可以更有效地培養學生的計算思維能力，提高教學課堂效果。比如，項目式教學方法就是在教師的指導下，將一個相對獨立的項目任務交由小組進行完成，小組成員進行任務分工，分別負責信息收集、方案設計、項目實施、形成報告和評價。學生可以通過參與項目的實施來提高解決問題的能力，理解和掌握整個過程和每個環節的任務要求。總之，課堂教學就是不斷突出學生的主體地位，加強學生之間的相互合作，幫助學生提高思維能力，加強課堂互動，提高學生的參與度。例如，在學習必修1第四章《程序設計基礎》時，可以引入身體健康質量指數BMI作為項目范例，通過順序結構，分支結構的學習，學生一步一步地了解了變量、輸入輸出函數、程序的結構等，既完成了項目的各項任務，又能通過這一計算結果了解自己身體胖瘦情況，幫助學生調整飲食。學生對此類項目活動有很高的參與度和濃厚的興趣。

(四)創新教學評價機制，發揮評價作用

借助本學科的教學優勢，教師可以創新評價方法，豐富評價形式，將評價運用到學生學習活動的過程中，突出過程性評價的重要地位，調動學生參與活動的主觀能動性，鼓勵學生之間互相評價。教師指導評價和綜合評價，對學生參與活動的積極性和任務完成情況進行評價，優化學生的學習行為和教學過程，提高課堂效率。例如，在學習制作幻燈片這節內容時，給學生更多的自主支配空間，讓學生自己收集相關素材，可以小組或個人完成，提交作品。教師先抽取部分學生展示自己的作品，并發表自己的創作想法，以及制作過程中用到哪些知識，然后同學點評，最后教師進行綜合評價，贊揚作品的構思和制作過程中出現的亮點，對不足之處提出改正意見。這樣不僅提高了學生的實踐能力，還鍛煉了學生的表達能力。

新課程改革已經實施，通過高中信息技術課程教學促進學生計算思維能力提高是一項巨大的系統工程，任重而道遠，教師應砥礪前行，不斷求索和實踐運用。作為高中信息技術學科的核心內容，提高計算思維的應用能力，運用信息技術分析和解決問題，形成解決方案，是提高學生信息技術核心素養的關鍵。因此，每一位課任教師都應該清楚地了解計算思維在這門學科中的重要程度。教師需要進行更深入的研究，創新教學，發現問題，探索問題，然后解決問題。教師應找到有效培養學生計算思維能力、符合教學實踐、有利于學生終身發展、有利于學生更好地適應社會的教學方法和策略。