高中信息技術教學中學生計算思維的培養策略

潘美晨

摘 要：伴隨著新課程改革的不斷深入，高中階段的信息技術教學也進行了教學層面的調整與優化，使教師在教學中更注重對學生計算思維的培養，對學生的數學能力、邏輯思維、溝通能力、思考能力有著重要的促進作用。文中從分層教學、問題引導、情境設置、項目教學、自主學習五個方面進行教學分析，探究如何實現對學生計算思維的培養。

關鍵詞：高中；信息技術；計算思維

對于高中階段的學生而言，具備計算思維，不僅是其信息技術能力的體現，還是其綜合素養的重要體現。在計算思維的輔助下，學生在問題的分析與解答以及知識的獲取與整理等方面的能力也會得到切實提升，這對學生將思維能力進行遷移運用，實現其他學科學習效率的提高有著重要意義。因此，在開展信息技術教學時，教師應注重對學生計算思維的培養。

一、高中信息技術教學中培養學生計算思維的意義

（一）有助于提高學生數學能力

對于學生而言，在鍛煉自身計算思維的同時，一定會接觸并運用到相關的數學知識內容，由此可見，計算思維與數學知識之間存在較為緊密的聯系，計算思維可以提高學生對數學知識的掌握與運用，而數學知識則可以幫助學生實現計算思維的進步。通過二者的結合，不僅可以提高學生對信息技術知識的認知與理解，還能夠促進學生數學能力的提升與進步。同時，在計算思維形成的過程中，學生也會認識到數學知識的重要性，實現對數學科學學習態度的轉變，有意識地提高自己的數學能力。

（二）有助于提高學生的邏輯思維能力

通過對信息技術知識的學習，我們都知道，信息技術知識有一套完整的數據處理流程，在執行任何操作時，都需要按照流程進行。其中，對信息技術處理流程的了解與掌握，便是學生計算思維形成的過程。且基于信息技術的處理流程，學生也能夠形成對知識的完整思考邏輯，這對學生而言也是非常重要的能力成長方面[1]。因此，在培養學生計算思維時，教師應重視對信息技術知識的邏輯化呈現，讓學生在掌握信息計算知識的同時，實現邏輯思維能力的提高。

（三）有助于提高學生溝通能力

在培養學生計算思維時，在許多知識的認知上，學生無法獨立學習與掌握，這時就需要向教師求助，以獲得問題的解決。在此過程中，學生不僅要將自己遇到的問題進行準確、清晰的描述，還需要與教師進行細致、深入的交流，這對學生的溝通能力是非常重要的考驗。所以說，計算思維的具備，可以幫助學生厘清思路，在溝通表達中突出重點、要點，提高溝通效率，做到與教師在積極互動中實現問題的解決。

（四）有助于提高學生思考能力

在上文的闡述中，筆者提到計算思維對學生的邏輯思維有重要的促進作用。而邏輯思維對學生思考能力也有著重要的促進作用。故而，對于學生思考能力的提高，可以借助計算思維的培養實現。因此，在信息技術教學中，教師應借助問題設置、自主學習等手段，鍛煉學生的思考能力，促進學生對信息技術知識的掌握。此外，對學生計算思維的培養，可以讓學生在保證邏輯正確的前提下，實現對信息技術知識的高效思考，也能進一步促進學生思考能力的提高。

二、高中信息技術教學中培養學生計算思維的策略

（一）在分層教學中培養學生計算思維

根據新課標對教師教學的要求，教師需要對班級中各個能力層面的學生給予平等的教學，且這種平等主要體現在對學生學業的重視、課堂主體性的尊重等方面。基于此，為了實現對不同能力水平學生計算思維的培養，教師可以在教學中運用分層教學法開展教學活動。分層教學法是指，教師根據學生學情、能力水平等指標，對教學內容進行不同學習難度的設置，使學生可以更好地適應信息技術教學活動[2]。同時，采用分層教學法，可以讓不同能力水平的學生都能夠實現計算思維的進步，這對學生而言是一種巨大的鼓舞。

以教科版信息技術必修一第1單元中《我們身邊的數據》為例。在帶領學生認識身邊各種各樣的數據實例時，不僅要讓學生認識到數據的基本信息，也要讓學生認識到數據形成的邏輯，這對學生計算思維的培養有重要幫助。同時，教師應根據學生的實際情況設置不同難度水平的知識內容，確保各個能力水平學生的計算思維都可以得到切實提升。如在介紹氣象生活指數時，對于能力較弱的學生而言，教師可以讓其了解生活指數中的簡單信息即可，即具體包括哪些信息、信息具體指什么，像紫外線指數強度、穿衣指數、洗車指數、空氣污染擴散指數、減肥指數、血糖指數等。且這些指數內容共同構成了生活指數的基本邏輯，也就是能力較弱學生應掌握的基本計算思維。而對于能力較強的學生而言，則需要在掌握基礎數據的基礎上，能夠對數據進行簡單加工，如可以根據相應的當地24小時降溫幅度、氣溫日較差、相對濕度、氣壓對感冒指數的貢獻值等數據完成感冒指數的計算。通過計算，可以讓能力較強的學生對上述數據做到熟練掌握，并且可以借助計算的過程，提升自身的計算能力，讓自己的計算思維得到切實鍛煉，這對能力較強的學生而言，是提高計算思維的重要步驟。

因此，在實際教學中，教師應有效運用分層教學法，實現對學生計算思維的分層培養，讓學生的計算思維都能夠實現有效成長，并在不斷的練習中取得進步。

（二）在問題引導中培養學生計算思維

對于高中階段的學生而言，問題引導是激發學生問題思考意識、調動學生課堂參與情緒的重要手段之一。而學生的積極思考、主動參與對學生計算思維的培養有重要意義。基于此，在實際教學中，教師應根據教學內容的具體設置，合理布置思考問題，讓學生能夠在問題的思考中實現計算思維的進步。

以教科版信息技術必修一第1單元中《數據的計算》為例。在本次課程的學習中，學生會接觸最常見且最常用的電子表格軟件，基于此，教師將帶領學生完成對數據計算知識的學習。首先，教師為學生提供了一份班級運動隊學生組隊意向調查表，其中包含的信息有編號、姓名、班級、性別、身高、體重、愛好等。根據表格中的信息，教師提出了第一個問題，即如何找到身高較高的同學？在搜索身高最高的學生時，學生需要嘗試運用計算思維思考知識，即電子表格中的排序可以通過相應的操作完成。如在電子表格中有一個功能是“排序”，在排序中分為“升序”“降序”“自定義排序”等，學生便可以根據相應的關鍵字完成信息的分類與信息的排序，找到身高較高的同學。具體來講，學生先選中需要排序的數據后，再執行“數據/排序”命令，設置“排序”對話框。完成此排序的過程，便是學生計算思維逐漸形成的過程。其次，為了讓學生進一步鞏固對“排序”的掌握，教師為學生設置了兩個鞏固練習的問題，即“如何找出身高較高的女同學？”“如何找到愛好是‘籃球的男同學？”學生需要根據掌握的計算步驟，實現對上述兩個問題的解決。如在解決第一個問題“如何找出身高較高的女同學”時，學生可以采用與找身高較高的男同學一樣的方法，即根據關鍵字進行排序即可。而在解決第二個問題“如何找到愛好是‘籃球的男同學”時，學生可以在原本排序的基礎上，進行肉眼尋找，也可以借助“數據/篩選”功能，并根據關鍵詞完成篩選操作。相較而言，后一種方法更快捷，更能體現學生的計算思維。

因此，借助問題的設置，學生可以在問題的解決過程中完成計算思維的鍛煉，實現“數據的計算”知識的掌握。

（三）在情境設置中培養學生計算思維

根據筆者以往的教學經驗來看，許多學生在剛接觸高中階段的信息技術知識時，會存在一個誤區，即數據都是冰冷的，沒有溫度的，在學習和練習的過程中，面對的也都是一個一個數據[3]。面對學生存在的認知上的誤區，教師可以借助情境設置的方法，引導學生走出誤區，認識到不一樣的信息技術知識。同時，在情境中更容易激發學生的學習興趣，對學生認知計算知識、形成計算思維有重要作用。

以教科版信息技術必修一第3單元《數據與結構》為例。在本次課程的學習中，學生應結合真實的教學情境，把握數據與數據之間的關系，并可以根據數據完成數據模型的建立，實現計算思維的獲得。首先，教師為學生創設了一個生活情境，假設某位同學是開淘寶店鋪的，在大量需要口罩的時期，會出現店鋪訂單暴增的情況，面對這種情況，該淘寶店主應如何處理？其次，學生需要結合相應的“口罩訂單數據”完成相應的信息調查與填寫，如網站名稱、訂單中的數據（商品名稱、單價、數量）、Python中對應的數據類型（字符串、浮點型、整形）等。再次，學生需要對電腦上的Python程序進行完善，模擬添加訂單和物品發貨的過程。在此過程中，學生會了解到什么是數據結構、什么是線性數據結構以及信息技術中的隊列知識等。最后，探究快遞派送的過程。同樣，在探究快遞派送時，學生應了解派送的結構，用以完成相應的數據應用。在教師構建的上述情境中，從訂單暴增到數據調查、資料填寫，再到模型建立、模擬發貨、快遞配送，整個過程就是計算機學習中經常會遇到的流程圖。如果其中某個流程缺失，可能就無法完成最終的快遞配送。故而，這能夠幫助教師實現對學生計算思維的培養，提高學生對計算思維的運用能力。

在上述過程中，學生結合生活中常見的快遞情境，并借助對信息技術知識的運用，完成了對整個快遞流程的數據分析與結構建構，這對學生計算思維的成長是非常重要的鍛煉。

（四）在項目教學中培養學生計算思維

根據筆者對項目教學法的實踐運用，認為項目教學法對學生計算思維的培養有顯著效果。具體來講，在項目化教學中，學生需要根據教師布置的具體學習任務，進行項目開展前的信息收集、方案設計，項目確定后的具體開展、報告分析等。在此過程中，學生需要確保項目流程的正確、環節任務的高效完成。因此，借助項目教學的開展，教師可以對學生實現計算思維的有效培養。

以教科版信息技術必修一第4單元《算法及其特征》為例。在本次課程的學習中，教師需要結合經典問題帶領學生探索算法的奧秘。在實際教學中，教師將對經典問題進行項目化處理，讓學生借助對項目問題的思考，完成計算思維的獲得。首先，教師為學生布置第一個項目活動，即探究一元錢去哪里了？在具體的項目問題中，三個人分別拿出10元，集中為30元給酒店老板。但老板說今天有優惠活動，并命令服務生將5元還給三個客人。在還錢的過程中，服務生藏起2元，將剩下的3元分別還給三個客人。在計算中，我們會發現每個人拿出10元，后又退回1元，即每人只花費9元，最終的房費應為3×9=27元。且再加上服務生藏起的 2元，最終是29元。那么，缺少的1元去哪了？在分析該項目問題時，學生應明確算法的可行性、確切性，即應確保計算過程是明確的、可以實現的，且每一個計算步驟都有明確的意義，這樣才能確保最終計算的正確。

因此，運用算法知識時，學生應明確掌握算法的特征等知識點，找到其中的關鍵邏輯，這樣才能在項目學習中實現計算思維的不斷進步。

（五）在自主學習中培養學生計算思維

對于高中學生而言，自主學習是其應具備的重要能力之一，且該能力對學生計算思維的培養有積極的促進作用。具體來講，在自主學習中，學生需要充分調動以往所學的知識內容，并對其進行一定的邏輯處理，使其能夠準確運用在對信息技術知識的理解中。且在理解與獲取知識的過程中，學生會取得計算思維的成長與進步，這種進步是學生依靠自己的能力與努力獲得的，對學生具有重要意義。

以教科版信息技術必修一第5單元中的《走近數據分析》為例。在本次授課中，學生需要通過自主學習的方式，完成對數據可視化表達知識的掌握，并且能夠進行日常學習與生活的運用。在自主學習前，教師需要將課程中用到的信息數據分享給學生，確保學生可以順利完成自主學習。在教師提供的信息中，學生需要對高中學生“最關注的話題”進行分析。其中，學生最關注的話題有安全、飲食、作業、睡眠時間、衣服、假期等。此外，教師還提供了影響健康的行為的相關數據，數據中顯示經常喝含糖飲料、經常吃甜品、感到焦慮、久坐等因素，會嚴重影響健康，且不同行為的人數存在很大差異。面對這些表格式的數據，不僅存在觀看上的不便，對數據的重要內容也不突出。因此，學生需要對其進行可視化處理。在處理中，學生可以根據需要對其進行柱形圖、餅狀圖、折線圖的處理，讓數據變得清晰可視。在進行信息轉變的過程中，學生需要按照數據可視化的規則，對數據進行有邏輯的處理，實現自身計算思維的成長。

結束語

綜上所述，在當下注重學生綜合素養的教育教學環境中，培養高中學生的計算思維，教師應積極創新教學手段，將學生的課堂主體性、新的教學理念等積極融入信息技術教學中，這樣才能實現對學生計算思維的有效培養。因此，在教學實踐中，教師應合理、高效地運用分層教學、問題引導、情境設置、項目教學、自主學習等手段，達到培養學生計算思維的目的，促進學生計算能力的進步。

參考文獻

[1]趙興勝.以計算思維為導向的高中信息技術教學策略[J].讀寫算，2022（29）：22-24.

[2]蔣亞梅.高中信息技術教學中學生計算思維培養存在的問題及對策探究[J].中小學電教，2022（10）：54-56.

[3]趙明陽.淺談高中信息技術教學中計算思維培養的有效方法[J].中小學電教（教學），2022（4）：37-39.