高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的策略

張利學(xué)

高中信息技術(shù)教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)技術(shù)和相關(guān)知識的主觀能動性，鍛煉其信息素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，使其能夠掌握信息技術(shù)在日常學(xué)習(xí)生活中的應(yīng)用方式，并且樂于使用這種方法去解決問題，培養(yǎng)出科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧?xí)慣。要想在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中把計算思維融入教學(xué)活動，在實際授課過程中，要讓學(xué)生能夠直接觀察到計算思維的過程，以及使用解決問題的具體方法。這樣做有利于學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為可以實際應(yīng)用的技能。計算思維的強(qiáng)化能夠在一定程度上為學(xué)生創(chuàng)新能力的提升提供助力。將計算思維引入授課過程中，能夠在提升授課效率的同時，推動教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的變革。

一、高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的意義

（一）信息技術(shù)課程自身發(fā)展的需求

計算思維是個體運用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一種思想方法。站在學(xué)生的角度看，信息技術(shù)課程其實是一門實用性非常強(qiáng)的課程。不過，“數(shù)字原住民”對于電子技術(shù)設(shè)備和信息技術(shù)設(shè)備都非常了解，通過自學(xué)的方式就可以掌握常用軟件的使用方法，所以信息技術(shù)課程的價值是十分有限的。學(xué)校在課堂上教授的知識過于理論化，已經(jīng)成為信息技術(shù)課程發(fā)展的阻礙。該課程的作用應(yīng)該是教授學(xué)生思維方式，然后引導(dǎo)學(xué)生使用這種思維方式和其他相關(guān)知識去分析和解決日常學(xué)生生活過程中遇到的問題。學(xué)生從信息技術(shù)課堂上掌握的計算思維的相關(guān)知識，可以將其進(jìn)行較為廣泛的應(yīng)用。除了技術(shù)應(yīng)用之外，思想性和科學(xué)性也是較為注重的部分。

（二）社會技術(shù)變革的需求

信息技術(shù)的發(fā)展和各種電子科技設(shè)備的更新迭代，將人類社會帶入了信息時代。在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上社會正在不斷向前發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式也因此發(fā)生著極大的變革。社會智能化和信息化的速度越來越快，發(fā)展程度也在逐步加深；網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化服務(wù)已經(jīng)成為人類日常生活的重要組成部分，信息技術(shù)的發(fā)展為創(chuàng)新的升級和演變提供了助力。創(chuàng)新的速度、深度和范圍都會在較短的時間內(nèi)得到大幅度地發(fā)展，新的科技變革也在孕育過程中。我國的信息化建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了發(fā)展的快車道，“數(shù)字中國”正在逐漸成為一個清晰可見且可以實現(xiàn)的目標(biāo)。在這種情況下，我國對于信息技術(shù)人才的需求也出現(xiàn)了大幅度的提升。這類人才不但要有較高的專業(yè)技術(shù)水平，還需要有出色的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，能夠在技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用。目前，國家和社會的發(fā)展都離不開信息技術(shù)的支持，它是全世界最先進(jìn)的生產(chǎn)力。中國是網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國，信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分。信息技術(shù)涵蓋的內(nèi)容是非常廣泛的，具體包括信息獲取、傳輸、表示、加工、存儲等多種內(nèi)容。在知識經(jīng)濟(jì)的背景下，學(xué)校教授的知識必要和當(dāng)下社會的實際狀況及需求相互匹配。技術(shù)技能課程需要由基礎(chǔ)知識和實操能力兩部分組成，這樣設(shè)置的目的是滿足社會對于人才的需求。讓學(xué)生在掌握專業(yè)技能的同時，還能運用計算思維使用具有創(chuàng)造性的方式解決問題。

（三）學(xué)生個性化發(fā)展的需求

高中生可以在課堂學(xué)習(xí)過程中，對相關(guān)的技術(shù)內(nèi)容和計算思維的概念有較為深入的了解。通過學(xué)習(xí)知識和技能，可以對學(xué)生價值觀和情感態(tài)度的塑造產(chǎn)生一定的積極影響。在信息技術(shù)課堂上，學(xué)生需要理解并掌握軟件的信息和具體使用方法，并能夠進(jìn)行基本的實踐操作，這些都被涵蓋在信息技術(shù)基本價值范圍之內(nèi)。

從實際學(xué)習(xí)效果角度分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在經(jīng)過教師的講解之后，可以理解并掌握相關(guān)的知識點，但是當(dāng)他們需要用算法解決實際問題的時候，多數(shù)情況下都無法給出正確答案，甚至想不出解決問題的具體辦法。在對計算思維進(jìn)行深入學(xué)習(xí)之后，信息技術(shù)課程將更加富有活力。信息技術(shù)課程應(yīng)該是圍繞學(xué)生開展的，而并非圍繞著技術(shù)本身開展的。學(xué)生應(yīng)該成為信息技術(shù)的掌控者，他們會在創(chuàng)新和探索過程中發(fā)現(xiàn)新問題，并在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中，他們的計算思維及信息技術(shù)應(yīng)用水平將會得到有效的提升。這樣其信息素養(yǎng)以及學(xué)校信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)效果都會得到強(qiáng)化，這對學(xué)生自身的發(fā)展也是極為有益的。

二、高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計算思維培養(yǎng)的主要問題

（一）學(xué)校對學(xué)科的重視程度存在一定差異

信息技術(shù)課程實質(zhì)上具有一定的工具屬性，這種工具屬性來自信息技術(shù)本身。設(shè)置該課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生獲取信息，以及使用信息技術(shù)的能力，使其信息素養(yǎng)得到有效的提升。該科目在高考體系中屬于合格性考查學(xué)科，其獲得的關(guān)注遠(yuǎn)低于其他科目。這種狀況對該學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。

有的學(xué)校授課是以讓學(xué)生通過考試為目的，只進(jìn)行針對性練習(xí)，高中信息技術(shù)教師很難獲得培訓(xùn)機(jī)會，不同學(xué)校之間也很少就這一問題進(jìn)行交流。集體備課在很多時候都流于形式，部分教師存在“課程重復(fù)—課堂疲倦”的問題，學(xué)校對該科目教學(xué)效果和課堂狀態(tài)的監(jiān)管力度嚴(yán)重不足。

（二）部分教師學(xué)科素養(yǎng)和教學(xué)熱情不高，對學(xué)生計算思維的認(rèn)識并不清晰

學(xué)生計算思維的重要性雖然已經(jīng)得到了外界的認(rèn)可，但是其概念以及具體培養(yǎng)方式均處于相對模糊的狀態(tài)。一般情況下，教師對于信息技術(shù)課程的內(nèi)容以及具體要求的了解，只停留在相對淺顯的層面，導(dǎo)致學(xué)生對計算思維的理解也出現(xiàn)了類似問題。很多學(xué)生無法掌握計算思維的概念、特征和內(nèi)涵。部分教師將計算思維等同于編程思維，導(dǎo)致學(xué)生也對這一問題產(chǎn)生了誤解。

信息技術(shù)學(xué)科的授課教師普遍存在工作積極性低，高中生整體計算思維水平較為有限且差異性較大的現(xiàn)狀，就是上述原因?qū)е碌?。很多信息技術(shù)教師不愿意將更多的精力和資源投入到教學(xué)研究中，導(dǎo)致該領(lǐng)域科研氛圍稀薄。這種狀況長期存在，使得信息技術(shù)教師的職業(yè)素養(yǎng)呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢。很多教師無論在理論領(lǐng)域還是科研領(lǐng)域都無法取得成績，其專業(yè)水平也無法滿足新課標(biāo)的要求。教師素質(zhì)有限，學(xué)生的計算思維自然也得不到良好的教育和開發(fā)。

（三）學(xué)生計算思維的培養(yǎng)缺乏科學(xué)的架構(gòu)

高中信息技術(shù)知識一直處于高頻更新的狀態(tài)，這是其有別于其他學(xué)科的重要特征。教材的更新速度在多數(shù)情況下，都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于技術(shù)更新的速度的。在教授信息技術(shù)的過程中，應(yīng)該將重點放在計算思維的培養(yǎng)上，讓學(xué)生在能夠了解信息技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)知識、基本概念、算法模式等的接觸上，還需要親自動手操作，引導(dǎo)有效突破。但是，在當(dāng)前計算思維培養(yǎng)的過程中，很多學(xué)生存在思維連貫性不強(qiáng)、問題解決意識較弱等問題。尤其是學(xué)生自身的思維創(chuàng)新意識不足，對一些算法的理解比較生硬，學(xué)生自身思維拓展能力較弱。

高中信息技術(shù)教學(xué)實踐需要讓學(xué)生對計算機(jī)有關(guān)知識有充分了解，并提升其實操能力，引導(dǎo)學(xué)生將計算思維應(yīng)用到實際生活中。強(qiáng)化學(xué)生自我意識，使其能夠獨立解決問題。學(xué)生對于信息技術(shù)的認(rèn)知是存在差異的，同時他們對于該領(lǐng)域的認(rèn)知也是片面的，有進(jìn)一步提升的空間。多數(shù)學(xué)生只會在使用電子設(shè)備娛樂的時候才會使用計算機(jī)知識，他們的學(xué)習(xí)能動性較低，對計算機(jī)的了解也較為淺顯。

三、高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計算思維培養(yǎng)的應(yīng)對策略

（一）拓展高中信息技術(shù)課中有關(guān)計算思維的教材內(nèi)容

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出要鼓勵學(xué)生在不同的環(huán)境下使用計算思維解決問題，實際感受信息技術(shù)從業(yè)者是如何思考和工作的。高中信息技術(shù)教師在授課過程中需要引入自己的實際經(jīng)驗，包括工作經(jīng)驗和學(xué)習(xí)經(jīng)驗，讓與信息技術(shù)存在一定關(guān)聯(lián)性的現(xiàn)實問題成為授課內(nèi)容的一部分。再加上數(shù)據(jù)加工和實際的解題過程，讓學(xué)生的計算思維和社會責(zé)任感都得到進(jìn)一步的強(qiáng)化。

教師要在對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行深層次解析基礎(chǔ)上，通過對數(shù)據(jù)和算法的應(yīng)用將數(shù)字化的學(xué)習(xí)流程予以具現(xiàn)化，認(rèn)識到信息系統(tǒng)運用過程中存在的很多不確定性。通過設(shè)計與主題存在一定關(guān)聯(lián)性的實踐活動，讓學(xué)生了解傳統(tǒng)數(shù)據(jù)組織形式的發(fā)展受到了怎樣的限制，以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法的優(yōu)勢和局限性，對數(shù)據(jù)特點與計算模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，深入解析項目與任務(wù)驅(qū)動的差異，對數(shù)據(jù)是四大核心概念之一有一定程度的認(rèn)知，切實感受到社會責(zé)任感的重要性和融合性。高中信息技術(shù)教學(xué)的目的是讓學(xué)生的計算思維得到進(jìn)一步的擴(kuò)展，教師不能只是講授教材中的內(nèi)容，而是要超越教材的限制進(jìn)行教學(xué)案例編寫，這樣才能讓學(xué)生的計算思維得到有效的提升。以“表格信息的加工與表達(dá)”這節(jié)課為例，這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握Excel表格信息數(shù)據(jù)加工處理方法。教師在授課過程中可以用現(xiàn)實生活中的案例取代教材中的案例，讓學(xué)生自主完成對班級文明評比數(shù)據(jù)的收集、計算和分析，然后將上述數(shù)據(jù)通過Excel加工成表格。依據(jù)表格數(shù)據(jù)判斷班級在哪一方面還有進(jìn)一步提升的空間。這種方法能夠有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，有效啟發(fā)其智慧思維，有利于其計算思維的培養(yǎng)。

（二）靈活應(yīng)用各種教學(xué)方法，發(fā)展學(xué)生的計算思維

在教師教授信息技術(shù)課程的過程中，單純的知識講解是無法讓學(xué)生了解并掌握計算思維的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合相關(guān)知識的實際運用選取和學(xué)生狀態(tài)相匹配的教學(xué)方式，為學(xué)生的計算思維的內(nèi)化培養(yǎng)提供強(qiáng)力的外力扶持。隨著教學(xué)實踐的持續(xù)推進(jìn)，教師需要根據(jù)學(xué)生的實際狀況，對教學(xué)節(jié)奏和教學(xué)任務(wù)進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。確保學(xué)生能夠在教師的引導(dǎo)之下，能夠逐漸跟上課程步調(diào)，最終可以使用計算思維完成學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生之間可以相互幫助，通過共同完成任務(wù)感受到成功的喜悅。

以“信息的獲取方式”這一課的講解為例，筆者介紹了當(dāng)前較為常見的搜索引擎，并為其運行分類匯總，介紹相應(yīng)的搜索技巧，同時還設(shè)置了相應(yīng)的任務(wù)教學(xué)，要求學(xué)生就某個主題，使用自認(rèn)為最恰當(dāng)?shù)乃阉饕孢M(jìn)行信息搜索與整理。通過對不同種類信息的檢索，學(xué)生會嘗到信息獲取速度與質(zhì)量上“甜頭”，從而形成相應(yīng)的解決問題的能力，整個過程體現(xiàn)了計算思維的塑造。

（三）重視學(xué)生學(xué)習(xí)實踐，增強(qiáng)學(xué)生計算思維的運用能力

信息技術(shù)課的授課教師應(yīng)該用更多注意力觀察學(xué)生的思維成長狀態(tài)，引發(fā)學(xué)生頭腦風(fēng)暴，讓學(xué)生可以運用所學(xué)的學(xué)科知識推動多模塊的分析和整合支持，以信息技術(shù)使問題得到妥善解決。教學(xué)落實的過程中，教師要重視運用啟發(fā)式教學(xué)、項目式教學(xué)、合作式教學(xué)等多種方式，讓學(xué)生運用所學(xué)知識來解決生活化問題，推動學(xué)生科學(xué)規(guī)劃問題解決。比如，“運動會海報設(shè)計”課程，就是非常一個典型的實踐教學(xué)案例，教師可以使用思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生進(jìn)行設(shè)計思路的引導(dǎo)和完善，方案的具體過程以及問題的具體解決方法由學(xué)生決定。在此過程中，學(xué)生對于海報設(shè)計的要素將會有更深層次的認(rèn)知，其邏輯、分析能力和計算思維都會得到一定程度的提升。

（四）強(qiáng)調(diào)交流與評價，增進(jìn)學(xué)生計算思維的內(nèi)化

計算思維指的是在面對現(xiàn)實問題的時候，通過計算的方式對問題進(jìn)行分析和解決。將其等同于程序代碼是一種狹隘的理解方式，計算思維并不只具備流程設(shè)計功能。計算思維在算法思想交流過程中體現(xiàn)得較為明顯。教師需要營造出一個有利于討論學(xué)習(xí)的氛圍環(huán)境讓學(xué)生在思想交流過程中完成思維遷移。信息技術(shù)課程的課堂評價主要關(guān)注學(xué)生的思維啟發(fā)程度、學(xué)習(xí)狀態(tài)、自評、他評等。對學(xué)生的計算思維激活程度要予以足夠的關(guān)注，引導(dǎo)學(xué)生通過嘗試多種方式解決問題，研究多種求解算法和路徑，使其求解思維視野得到進(jìn)一步的拓寬。教師應(yīng)該用積極的態(tài)度評價學(xué)生的實踐成果，將重點放在其算法思維能力、問題分析能力、抽象能力、轉(zhuǎn)化能力、評估概括能力的培養(yǎng)上，注重問題分析能力、抽象能力、轉(zhuǎn)化能力、算法思維能力、評估和概括能力，對其思維聚合點施加足夠的注意力。讓學(xué)生對計算思維的理解和應(yīng)用均得到有效強(qiáng)化。

四、結(jié)語

計算思維是學(xué)生在理解并解決計算機(jī)問題的過程中，能夠及時掌握問題本質(zhì)的最佳方法，信息技術(shù)課程的授課教師應(yīng)該將學(xué)生現(xiàn)狀和學(xué)科特點結(jié)合起來，在二者基礎(chǔ)上確定最佳的教學(xué)方法。讓學(xué)生的計算思維能夠得到系統(tǒng)訓(xùn)練，同時還要確保訓(xùn)練內(nèi)容兼具科學(xué)性和有效性。因此，計算思維的培養(yǎng)思路要多樣化，不能被學(xué)科的現(xiàn)有知識體系限制。計算思維涉及的知識是綜合性的，要重視知識和實踐的聯(lián)結(jié)，確保知識遷移的效果能夠達(dá)到一定水平。計算思維能夠被應(yīng)用在多個領(lǐng)域。學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識的時候必然會遭遇很多困難，教師在此時應(yīng)該發(fā)揮作用，讓學(xué)生對計算思維的價值有更為深刻的認(rèn)知，幫助學(xué)生養(yǎng)成優(yōu)秀的學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時，課程質(zhì)量和計算思維的培養(yǎng)效果之間，存在正向相關(guān)的關(guān)系。課程內(nèi)容必然要和現(xiàn)實有極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，同時具備高質(zhì)量的資源和設(shè)計，能夠和高中生的思維特征相匹配。