高中信息技術計算思維素養培養探討

林建斌

摘? 要：文章主要分析了高中信息技術教學中培養學生計算思維的意義，從以理論知識的講解為主、缺乏對具體項目的教學，師資力量薄弱、缺乏信息技術教師培訓學習機會等方面對信息技術教學面臨的困境展開研究。以創設真實情境、融入計算概念，細化教學目標、培養分解能力，開展項目式教學、培養學生計算思維為切入點，對高中信息技術計算思維素養培養的有效路徑進行探討，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：高中信息技術；計算思維；培養策略

一、高中信息技術教學中培養學生計算思維的意義

（一）計算思維——當代學生的核心能力

計算思維是一種運用計算機科學基本概念解決問題，設計計算機系統的方式，包含了計算科學領域的一系列思維工具。計算思維不僅適用于計算機科學的概念和思想，更是一種廣泛應用于工作、學習、生活的思維模式，信息技術課程是培養學生計算思維的重要途徑。隨著“雙減”教育政策、素質教育理念、核心素養教育思想在高中階段的落實，現代化的高中教育要在做好各學科知識教學的同時，將重點放在培養學生創新能力、學習能力、自主解決問題能力等方面。高中階段的教學要為學生進入大學、適應大學生活做好鋪墊，與高中教育模式相比，大學教育的開放程度更高，與社會的接觸更加緊密，對學生的自我管理能力、自主學習能力有更高的要求。互聯網技術、大數據技術、人工智能技術的迅速發展加速了信息時代的發展進程，計算機技術在各個行業、各個領域以及生活中都有著普遍的應用，社會的發展對人才的綜合能力提出了更高的要求。高中階段的信息教學可以提升學生計算能力，使之掌握獲取新知識的渠道，充分利用網絡資源拓寬視野、提高認知，由此來看，強化學生計算思維的培養有助于培養學生的創新能力和靈活解決問題的能力，與素質教育的最終目標相一致。

（二）培養學生靈活解決問題的能力

計算思維概念的提出是為了解決計算機領域的相關問題，從公式化、數字化的角度去考慮問題的本質，探索多種解決問題的途徑。高中信息技術教學的專業性不強，深度不足，重點在于讓學生初步了解信息技術的應用場景和處理問題的技巧。學生通過計算思維的實踐和計算操作強化計算思維，從問題的提出、問題的理解到問題的最終解決，學生在這一過程中可以增強邏輯思維能力，養成嚴謹看待問題的習慣。

二、高中信息技術學科教學中面臨的主要問題

（一）講解以理論知識為主，缺乏具體項目教學

隨著新課改的實施，信息技術課程教材、教學內容、教學目標、教學要求發生了巨大改變，很多教師對新課標的教學方法認識不夠清晰，僅依靠新課標和教學用書無法真正理解、落實信息技術教學新模式，大部分教師在信息技術課中仍然秉持傳統的教學模式和教學經驗，采用理論講述、單一練習的教學方法，在信息技術課程中沒有嘗試項目式教學，學生在接受相應的理論知識后，無法在實踐中進行應用。例如在“數據處理”相關內容的講解中，以Ｅｘｃｅｌ的基礎操作講解為主要內容，對科學核心素養、高階思維的滲透較少，現有的信息技術教學模式與信息技術、大數據技術的發展速度不一致，學生無法形成系統化信息技術知識結構。

（二）師資力量薄弱，缺乏信息技術系統化培訓

現階段，信息技術更新迭代的速度較快，傳統的教學模式、教學內容和教學方法無法滿足學生多元化發展需求。教學內容的重大變化、課程標準的調整，對高中信息技術教師的知識儲備、專業技能、學習能力提出了更高的要求。有些教師長期以來受到應試教育思想和傳統教學觀念的影響，無法適應新的教學目標和教學內容，認為高中階段的學生應將更多的時間和精力花費在高考的科目上，沒有充分意識到信息技術教學在提高學生思維能力、靈活解決問題能力等方面發揮的重要作用。筆者認為，學校要結合時代發展特征、素質教育要求、新課改標準以及學生多元化發展需求積極創新信息技術教學手段，提高對該學科教學的重視程度，強化師資隊伍建設，在硬件設備購置、教學軟件開發和應用中提供充足的資金支持，強化對信息技術教師的培訓，從教學思想、教學觀念、職業技能等方面出發，提高一線教師的綜合素質，借鑒同行業先進的教學理念和教學模式，強化與其他學校的溝通，構建線上線下相結合的培訓模式，為信息技術教學活動的高效、創新開展夯實人才基礎，為提高學生計算思維提供全面保障。

三、高中信息技術計算思維素養培養的有效路徑

（一）創設真實情境，融入計算概念

創設教學情境、巧設問題、啟發式教學等新型教學模式在中小學教育中得到了有效滲透。計算思維的具體表現，是讓學生在解決問題的過程中了解問題本質，將抽象、復雜的問題通過層層剖析，使問題變得形象化、模型化、自動化和系統化。在信息技術課堂內容教學過程中，教師可以結合教材內容、學生認知能力和學習水平，通過創設具體的情境開展教學，教學質量的高低在一定程度上也取決于課堂情境設置的質量。設置教學情境是計算思維素養訓練的主要渠道，為幫助學生更好地理解計算概念，培養學生信息技術學科素養，在創設教學情境時，教師要挖掘教材內容中的生活性、科學性、問題性元素，引導學生利用已有知識結構和生活經驗展開新知識的學習和理解，在培養學生綜合素養、創新能力的同時，提高學生學習信息技術課程的興趣、積極性和主動性。值得注意的是，信息技術教學情境的創設雖然要融入生活化的元素，使教學內容更加貼近學生的生活實際，但是也不能脫離學科知識和信息技術的背景，要體現出信息技術的特色。以“數據編碼”相關課程的講解為例，在此類知識點的講授中，既要通過合適的方式引入數學學科的對應知識點，又要與信息技術相關概念建立緊密聯系，教師要把握教學重點、難點內容。在課堂教學內容的設計中，有些教師往往會將過多的時間和精力花費在二進制與十進制轉換技巧的講解中，導致教學重點不突出，教學內容側重數學學科相關知識點的講解，在有限的課時內沒有更多地講解信息技術方面的知識內容，為此，教師要理清教學重點，將重點聚焦在計算機為什么采用二進制、如何快速進行進制轉換等與信息技術相關的知識技能教學中，從二進制解決問題與十進制解決問題的適用場景出發，舉例說明二進制的應用優勢。

教學情境的設計還要包含與“學科問題”相關的知識內容，計算思維素養的訓練重點是讓學生在解決實際問題的過程中建立自己的思考，提高解決問題的能力，轉化看待問題的視角，問題是否具備可探討的價值決定著課堂教學的走向，影響著信息技術教學的整體質量和效果。為此，情境的創設和相關問題的設置要符合學生的認知水平，要與教學目標和學生計算思維素養的培養目標緊密相關，要適當控制問題的難度，以免設置的問題難度過大、教學內容太過專業導致學生產生畏難情緒，降低學習信息技術課程的積極性和主動性，削弱該課程在培養學生信息素養和計算思維素養中的重要價值。

（二）細化教學目標，培養分解能力

高中信息技術教材中包含的知識點繁雜，有些僅作為科普內容編入教材，很多知識點之間缺乏連貫性和系統性。結合筆者實際教學經驗來看，很多學生在學完相應課程之后仍然一頭霧水，并沒有對提高計算思維素養、培養解決問題能力起到助益，學生無法有效地利用已學知識內容解決實質性的問題，缺乏以計算思維為主體的實踐知識構架，降低了教學效果。為此，教師要結合學生認知能力、學習水平細化教學目標，結合信息技術學科特點和學生綜合素養培養要求，根據信息技術課程內在結構，打破教材的限制，對教學目標進行細化處理，對教材內容進行重組，讓原本孤立的知識點之間建立緊密的聯系，形成有一定邏輯關系的知識板塊，讓學生感受到不同知識點之間的內在聯系。信息技術課程的學時有限，涉及的知識點內容比較多，在教學設計時教師要做到重點突出、主題明確，在有限的課時中提高教學效率，盡量保證課程內容的少而精。為此，要從復雜、繁多的教材內容中整合出能夠有效提高學生計算思維素養的內容，使得教學內容、教學目標盡可能細化、量化。與高中其他學科內容相比，信息技術課程的教學重點是實現信息化、數字化處理問題思維的培養，幫助學生在實際解決問題的過程中塑造計算思維，完善學生的認知結構，在面對某一問題時，能從多角度、多方位展開思考。為此，細化教學目標，整合教材中繁多的知識內容，做到教學重點突出，制訂“程序化”和“模塊化”的教學活動是培養學生計算思維素養的主要路徑。

（三）開展項目式教學，培養學生計算思維

所謂項目式教學，是指教師在教學內容設計時，完成相應理論知識的講解之后，通過設計具體的項目，讓學生通過小組合作的方式完成獨立的項目，小組成員之間要互相討論，劃分明確的分工，根據項目內容和項目主題開展信息數據收集、匯總，自行設計方案，再實施項目，最后形成項目報告和評價，通過這種引進具體項目的教學方式可以提高學生的實踐能力、獨立思考能力和團隊協作能力，讓學生自主完成整個項目流程，在該過程中強化計算思維素養的培養。這一教學模式的優勢在于，每個學生都可以作為具體項目的負責人，通過第一視角發現問題、探索問題成因并尋找解決問題的辦法，更加準確地理解和掌握整個過程，明確不同環節的任務要求，項目式教學模式在高中信息技術課程中的應用可以突出學生的主體地位，提高學生團結協作的能力，提高學生的課堂參與度。以“程序設計基礎”相關內容的講解為例，在具體教學時可以將身體質量指數ＢＭＩ作為項目范例，通過順序結構、分支結構的學習，讓學生層層遞進地掌握、了解變量、輸入輸出函數、程序的結構等知識內容，這種項目的設計具有趣味性，讓學生用已學知識和技術了解身體狀態，有助于學生在項目執行中產生深刻思考和理解，提高信息技術的應用能力。

（四）創新教學評價機制，發揮評價作用

制訂科學、合理、可行性強的教學評價機制有助于完善教學評價體系，從教師的角度來看，通過分析教學評價結果可以對教學效果、教學質量展開全面、準確、及時地分析，有助于教師了解學生的基本學習情況和對重難點知識內容的掌握情況，評估教學目標的完成程度，以便及時調整教學方案和教學內容，提高信息技術學科教學的針對性和有效性。

對學生來說，可以根據教師的評價結果， 明確自己在信息技術課程學習中存在的不足，調整學習態度和學習方法，進而提高學習效果。教師給予學生正面、積極的評價可以幫助學生建立自信心，提高其對信息技術學科的學習興趣。在具體操作中，針對實踐操作能力、程序調試運行、成果展示、計算思維水平等內容，可以使用多種評價量表來記錄學生的學習過程，特殊情況也可以多次評價，以“評”促學。透過評價，讓學生提高了解計算思維水平的開放性和靈活性，進一步深化邏輯思考，充分整合資源，應用計算思維來解決問題，鞏固計算觀念。

四、結語

綜上所述，計算思維素養的培養是信息技術課程的主要教學任務，也是時代、社會對學生提出的新要求。教師要結合教材內容、新課標育人目標和高中學生多元化發展需求積極創新，明確信息技術教學在提高學生自主思考能力、自主學習能力、獨立解決問題能力等方面所發揮的重要作用，結合自身專業知識，通過優化課程內容、制訂科學的教學目標、建立完善的教育教學評價機制提升高中信息技術教學的有效性，為學生實現多元化發展夯實基礎。

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（責任編輯：莫唯然）