高中信息技術課教學中的計算思維訓練

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）解讀》中指出，普通高中信息技術學科核心素養：信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任。計算思維，作為其中較為關鍵的內容，是高中信息技術課程改革教育的最大亮點，并逐漸受到教育領域的重視與關注。在高中信息技術課程教學中，如果一個學生具備了運算能力，那么他的綜合能力和綜合素質也會有同步提高，教師通過算法和程序設計的教授，能夠提高學生的計算思維能力。所以，教師要從計算思維這個地方進行培養和訓練學生，讓學生的信息技術能力和創新思維能力全方位得到訓練和鞏固，從而夯實學生的計算思維基礎，讓學生的計算思維水平得以提升。

一、高中信息課教學中訓練學生計算思維的意義

計算思維是指運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。具備計算思維的學生，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決方案；能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程，反思、優化解決問題的方案，并將其遷移運用于解決其他問題。 教師在高中信息課的教學過程中，不斷地強化學生的計算思維訓練，讓學生逐步學會發現問題、分析問題、解決問題的應用科學的計算思維方法，幫助他們能更好地適應信息化的學習和生活。

二、計算思維訓練在高中信息技術課教學中的現狀

（一）教師對計算思維認識不足。新課標是近幾年開始實施的，教育部門也陸續對教師進行有關的新課標的各種培訓，但是教師對計算思維的認識并不是很充分，雖然知道有效提升學生的學習效能，促進學生個人信息技術素養的發展，是可以通過訓練學生的計算思維達到的，但是教師在接受新課標課程的培訓過程中，并沒有學習到很具體的教學方法，來培養和訓練學生計算思維的能力，部分教師還是沿用以前的教學方法，沒有在實際教學過程中把訓練學生的計算思維放在首位，以致于學生對計算思維的認識不足，從而也無法有效地提高其計算思維能力。

（二）學生計算思維能力較弱。信息技術在大部分地區是非中考和高考科目，所以信息技術教學的重要性很容易被教師和學校所忽略，致使大部分學生對初中所學的程序語言掌握得不扎實，信息技術基礎知識掌握能力較弱，僅屬于學業水平考合格水平，因此學生的計算思維能力較為薄弱。

（三）教育教材延續性差。在小學、初中和高中三個不同階段的教學中，我們發現所使用的教材會出現部分內容相同，而教學順序不同，沒有做到很好地承接、延續以及步步遞進。實際上，信息技術教學跟其他基礎學科的教學是一樣的，在教學過程中，教師是需要不斷地去強化學生對基礎知識的學習和掌握，螺旋上升。但是，如果教材出現版本不一，教學內容的銜接出現了問題，學生在這種情況下的學科學習，即使學習多年，也是很難形成系統性的知識架構和計算思維架構。

三、高中信息技術課程教學中的計算思維訓練方法

（一）轉變教學理念、科學設計，滲透計算思維。我們的教學理念要有所改變，備課時要把重點放在對新課標、新教材和新教法的研究上，只有對新課程理念的把握和理解，明確新課標的意圖和要求，新的教學理念才會很好地運用到我們程序設計的課堂中，我們把書本內容重新按需整合起來，通過大單元教學，設計出相應的項目活動。把訓練計算思維滲透到課堂活動的每一項任務、每一個環節，讓學生充分認識到形成計算思維的重要性，真正做到計算思維的全面培養。

（二）以興趣為中心，優化課堂教學，把培養計算思維落到實處。作為信息技術教師，要學會從學生的興趣入手，在備課時需要花更多的時間來研究教材和鉆研教法，要了解面對的學生，他們的興趣點有哪些，在項目活動的設計上，要盡量貼近學生的興趣點來進行案例設計，努力讓課堂的氣氛變得活躍，提高學生課堂的參與度，逐步讓學生感受到編程的邏輯也能如此迷人，從而更加愿意積極、主動參與到課堂的教學中去。

（三）利用算法和流程圖加強計算思維的訓練。設計算法是程序設計的核心，而流程圖則是以圖形的形式展示算法的執行過程。學生通過對流程圖的閱讀，能夠加深他們對算法的理解，同時對他們的邏輯思維能力、計算思維能力以及解題的嚴謹性也得到鍛煉。所以我們教師要教會學生制作流程圖的方法，借助流程圖來指導課堂教學。一方面，簡潔明了的流程圖把問題解決的思路清楚地展示出來，使到學生寫代碼時的思路更加清晰； 另一方面，圖形化的流程圖，可以將復雜的過程可視化，更容易幫助學生發現程序邏輯上的漏洞和錯誤，及早地對程序進行完善。

四、枚舉法教學實踐案例

本案例來自教科版必修一《4.1算法及其特征》：四位同學A、B、C、D參加面試，其中一位是冠軍。A說：“不是我。”B說：“是C。”C說：“是D。”D說：“C說的不對。”其中三人說真話一人說假話。你能猜出誰是冠軍嗎？怎樣通過程序來解決此問題？

（一）分析問題。先給同學們講一講算法思想，把所有可能出現的答案羅列出來，利用計算機運算速度快、精確度高的特點，該保留的保留，不合適的丟棄，是最簡單直接的枚舉法。通過逐一判斷，驗證出哪些情況滿足問題的條件，從而得到問題的答案。接著可以讓學生根據題設（已知條件），即四位同學說的話，完成表格（填√或？菖），明確求解目標，找出誰是冠軍。利用枚舉法，逐一假設A、B、C、D是冠軍，判斷是否正確。

（二）設計解決方案。其實從上表，學生已經可以找到冠軍的人選了，但是怎樣將自然語言轉換為計算機程序來解決這個問題呢？我們可以先講解“與”“或”等邏輯運算符的運算規則，如A說：“不是我。”可以表示為？i！='A'，其中i為枚舉的冠軍選手編號。再讓學生自主寫出題設中的其他邏輯表達式。如i=='C'、i=='D'、i！='D'？等。例題解法的一般結構為循環+判斷，可以提示同學們在枚舉算法的編程中，1.確定枚舉對象和枚舉范圍，驗證題目的成立條件；2.再借助循環句、條件句等進行相應的程序設計，達到解題目的。我們可以讓學生寫出流程圖，把解決問題的思路厘清。

（三）遷移應用。枚舉算法在生活中有著比較廣泛的應用場景，適合解決求解答案數量有限，并且可能的答案是能按照某種規則列舉出來的問題。例如，用枚舉法解決 “韓信點兵”“雞兔同籠”等數學問題。作為知識的擴展，老師會在新課內容完成后，針對相關知識點給出一些練習題，讓學有余力的學生去做，他們可以參考新課的例題，通過模仿，完成拓展練習，在一定程度上增強學生的體驗感和感知力。

責任編輯 邱 麗