以計算思維為核心導向的高中信息技術教學實踐

摘 要：在新課改的推動下，學科人才培養標準也在逐漸提高，新課標提出了包括計算思維在內的信息技術核心素養。為保證學生素養發展，高中信息技術教師應理解信息技術學科的意義、內涵與價值，剖析學科教學存在的問題，總結教學方式與創新作業設計，通過開展數字化練習，促進學生計算思維與學科素養的高效育成。

關鍵詞：高中信息技術；計算思維；教學策略；核心素養

作者簡介：吳燕（1982—），女，江蘇省南通市小海中學。

計算思維是以計算機為媒介來進行科學分析與問題解決的一種思維方式，相比傳統的數學思維與工程思維，它更加抽象和靈活，也更具思辨性，是信息技術核心素養的重要基礎。在教學中，高中信息技術教師應明確教學目標，以課程為載體，引入貫穿計算思維的理論內容，著重培養學生的計算思維，強化學生的理性思維，幫助學生構建計算思維體系，進而使學生能夠獨立解決實際問題，達成高效育成信息技術核心素養的學科目標。

一、計算思維概述

區別于數學、物理學科，信息技術學科計算思維的基礎模式依托于計算機應用程序，是將所提供的字符及代碼翻譯成數據，再通過程序轉譯，將數據再翻譯成代碼的思維程序轉譯過程。對此，計算思維可以看作是一種將人的智慧與機械的智能有機結合的思維模式。在學習信息技術學科的過程中，學生既要熟練掌握各類基礎知識，也要具備運用計算思維分析與解決問題的能力。學生在面對抽象的知識點時，可以借助計算思維，將復雜的思考過程細化為思維節點或具體操作。這不僅有助于學生把握解題技巧，培養解題能力，同時能強化他們的邏輯思辨能力，進一步提升學生對抽象信息的分析能力以及對實際問題的解答能力。

二、培養學生計算思維的價值與意義

（一）新課改的要求

隨著時代發展，我國以科教興國為核心主旨，逐步推動新課改，大力培育技術型人才。如今，學生雖然可以在日常生活中親身感知科技與生活的融合，感受信息技術給人們生活起居和日常出行帶來的便利，但教師如果不加以引導，學生對信息技術的認知容易停留于生活層面，缺乏對技術層面更深層次的探究。現階段，各國之間的競爭焦點逐步轉向科技領域，為使我國在國際競爭中搶占先機、拔得頭籌，學校需要發揮自己作為信息技術普及教育的有效媒介的作用，培養國家所需要的科技人才。對此，教育部開始對高中信息技術教材及教學方式進行改革，明確規定了信息技術核心素養以及能力標準的培養要求。其中，以計算思維為核心導向的教學思路，為后續相關教學設計奠定了基礎，引導教師樹立與時俱進的教學理念，不斷創新教學模式，革新教學思路，讓學生更好地學習信息技術知識，構建信息技術知識體系，為國家科技領域戰略發展貢獻力量。

（二）提升教師學科素養

新課改和“雙減”政策對教師提出了更高的教學要求，教師在培養學生計算思維等信息技術核心素養的過程中，要革新教學觀念，創新教學思路，拓展教學層次。目前，傳統的信息技術教學方式已經與現代教育發展相脫節，不符合素質教育教學導向。因此，高中信息技術教師應該主動革新教育理念，采取更加科學合理的教學方法，以育成學生計算思維為目標，使自己的教學符合新課改要求，讓學生的信息技術能力得以全面發展。

（三）促進學生綜合素質發展

在國家大力培養高端技術人才的背景下，社會對人才的要求不斷提高，尤其是對信息技術的掌握，已成為學生未來發展的必備技能。在計算思維素養培養過程中，往往需要以數學知識為基礎，發展數學建模能力，這也保證了學生跨學科能力的高效育成。同時，計算思維體系中蘊含邏輯思維，學生在掌握信息技術的過程中，還能養成嚴謹思考的習慣。

三、計算思維培養的實施策略

（一）應用實例，強化計算思維

高中信息技術教材內容有時會涉及晦澀難懂的概念，因此教師在信息技術課程教學中可以提出蘊含計算思維的教學問題，以促進學生的主動參與，提高課堂整體參與度，從而高效培養學生的計算能力，不斷提升他們的計算思維素養。

以教科版高中信息技術必修一第四單元第三節“非數值計算”為例，教師在課程設計時應側重于讓學生初步理解非數值計算的概念，鼓勵他們自主選擇適當的計算方法，構思有效解決非數值計算問題的方案。部分非數值計算概念較為繁雜，針對這一教學難點，教師可以普及基礎概念，如“分治思想”和“二分查找”，并用通俗的例子進行解釋。舉例來說，對于“分治思想”，教師可以利用任務分析進行概念解釋：“同學們，就像做飯一樣，如果讓沒有烹飪經驗的人做一道菜，他可能會感到很困難。但如果我們將做飯的任務分解成洗菜、切菜、燒菜等具體步驟，任務就會變得簡單。這就是‘分治思想，它不僅適用于日常生活，也適用于信息技術學習。”在講解遞歸概念時，教師可以聯系數學中的斐波那契數列，或用類比的方法，通過趣味問題進行引導：“一對夫婦有五個孩子，大哥比二哥大兩歲，二哥比三弟大兩歲，以此類推，如果最小的弟弟只有三歲，那么年齡最大的大哥多少歲？”學生在思考分析中，逐步理解遞歸概念，培養計算思維以及閱讀題目與獲取關鍵信息的能力，掌握實踐技巧，進而促進信息技術知識體系的整體構建和跨學科數學思維能力的發展。

總之，教師可以通過列舉生活案例的方式引導學生展開聯想，將課堂知識與日常生活相融合，促使學生充分調動知識儲備，探尋解題方法，助力學生計算思維的提升［1］。

（二）參考基礎，開展分層教學

傳統信息技術教學通常采用統一的課程內容，無法滿足不同學生的需求，缺乏個性化指導。在新課改背景下，教師應根據學科基礎，采用分層教學法，促進各層次學生的綜合發展，確保他們計算思維的高效構建［2］。

以教科版高中信息技術必修一第四單元第二節“數值計算”為例，教師在設計課程時，應將重點放在讓學生了解程序設計基本知識上，并讓學生嘗試進行程序設計的基本操作，設計合適的程序來解決實際問題，養成修正和調試程序的能力，強化計算思維。在教學初期，學生可能已初步掌握信息技術編程能力，但不知道如何運用所學知識解決實際問題。對此，教師應了解學生的信息技術知識掌握情況，通過分層教學，引導學生綜合利用知識解決問題。本文依據各層次學生的實踐能力，分別設計了三個難度系數的數值計算問題：1.閱讀教材中水仙花數模型的構建過程，理解模型數據的正確編程方法；2.用自己的理解分析水仙花數模型，并根據已學知識和計算思維進行簡單編程，計算得出水仙花數；3.分析一段錯誤的水仙花數模型程序，找出其中的錯誤并根據自己的計算思維修正程序，使其正常運行。通過這樣的任務設計，學生可以選擇適合自己能力的課程任務，自我審視，自建觀點，自主判斷。

總之，分層教學法可以幫助學生強化計算思維，構建計算思維體系，從而明確學習方向。教師要參考學生的知識基礎、階段成績、課堂表現、學習能力等，制訂相應的學習計劃，采用“多實踐方案并駕齊驅”的實踐模式，引導學生克服個人能力短板，積極參與各類實踐活動，促進計算思維發展［3］ 。

（三）科學評價，深化個人認知

在教學思路與理念不斷革新的背景下，對學生的評價機制應得到進一步完善，以深化學生的自我反思和自我認知。同時，教師需要考慮不同思維模式和心理狀態的學生之間的差異，為學生提供個性化的評價，為他們指明發展的方向，助力學生計算思維的全面發展［4］。

例如，在學習教科版高中信息技術必修一第五單元第三節“走進數據分析”時，學生需要觀察所提供的數據，嘗試分析數據以獲取其中的隱含信息。為達到這個目標，學生需要了解并掌握幾種常見的數據分析法則，并借助計算機進行數據的條件分析［5］，建立數據模型，利用編程將數據直觀展現。教師可以通過讓學生自主獨立分析報告的形式來展開教學。例如，教師提供一組數據，讓學生自行分析。對于條件篩選的數據分析，教師可以提供不同題目，引導學生思考不同的分析方式，如間隔篩選和重復篩選。教師可以基于學生的編程和理解水平，給予學生評價和建議，幫助學生強化計算思維并加深對數據分析的理解。

以此類教學方式培養學生的計算思維，教師可以借助計算機的優勢，將復雜的數據進行可視化呈現，同時將教學評價融入課堂，創建展示平臺，讓學生自由選擇完成作業的方式。教師可通過抽取方式選擇學生進行展示和點評，從而促進學生之間的互補互助，激發學生的學習熱情。在教學結束后，教師可以進行總結評價，肯定學生的亮點并指出改進之處，讓學生對自己的學習過程產生清晰認知，并根據所給出的評價反饋展開針對性學習，拓寬學習層面，深化學科理解，培養計算思維素養［6］。

在高中階段，學生已具備較強的自我反思能力和自主學習意識，能根據個人情況制訂個性化學習計劃，培養計算思維。基于此，在教學過程中，教師應根據學生的成長狀態，完善評價機制，促進學生對自身計算思維能力的認知。由于不同學生之間存在個性差異，教師需要給予學生個性化評價，對學生的不足要以委婉的方式指出，為他們指明學習方向，提供學習渠道，推動計算思維的發展［7］ 。

總而言之，在新課改背景下，培養學生的信息技術核心素養已經成為信息技術課程教學的核心目標與關鍵任務。其中，培養學生的計算思維更是教學工作中至關重要的部分。為了培養學生的計算思維，教師應當革新學科思維，摒棄固有觀念，深刻理解學科內涵，運用多元化的教學策略，推動教學形式的創新，提升教學質量，同時確保核心素養高效培養，以實現學生信息技術綜合能力的全面發展。

［參考文獻］

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［4］代曉黎.高中信息技術教學培養學生計算思維的策略［J］. 中學課程輔導，2022（22）：90-92.

［5］馬莉. 基于計算思維的高中信息技術課堂教學設計與實踐研究：以App Inventor為例［J］. 科學咨詢（教育科研），2022（7）：151-154.

［6］蔣苗苗.面向計算思維培養的項目式教學設計與應用：以高中信息技術課程“人工智能初步”模塊為例［J］.中小學信息技術教育，2022（11）：60-62.

［7］李才華.面向計算思維培養的PBL教學模式實踐探究：以高中信息技術《周而復始的循環》一課為例［J］.黑河教育，2022（6）：85-86.