高中信息技術教育中編程思維培養的實踐與思考

摘 要：高中信息技術教育作為培養學生數字素養和創新能力的重要環節，日益重視編程思維的培養。文章圍繞高中階段編程思維實踐與思考這一核心議題，提出相應的教學建議。通過理論分析與實踐探索相結合的方式，文章為高中信息技術教育中編程思維的有效培養提供了實證依據與策略指導，以期對推動我國信息技術教育改革和創新人才培養有所啟示。

關鍵詞：高中信息技術教育；編程思維；推進策略

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）44-0110-04

在當今信息化社會，編程已成為連接技術與生活的橋梁，其重要性不僅體現在計算機科學領域，更滲透至各行各業，成為新時代人才必備的基本技能之一。高中階段，作為學生形成穩定認知結構與價值觀的關鍵時期，對編程思維的培養顯得尤為重要。編程思維不僅僅是編寫代碼的能力，更是一種邏輯推理、問題解決和創新創造的思維方式，它能夠讓學生學會如何像計算機科學家一樣思考，將復雜問題拆解為可管理的部分，設計并實現有效的解決方案。

隨著人工智能、大數據等前沿技術的飛速發展，編程思維的培養不僅是適應未來社會需求的必然趨勢，更是促進個人全面發展、提升國家科技創新能力的重要基石。因此，文章不僅關注于技術層面的傳授，更側重于如何通過編程思維的培養，激發學生的創造力、批判性思維能力以及持續學習的熱情，為他們將來在快速變化的世界中成為有能力的決策者和問題解決者打下堅實的基礎。

一、 高中信息技術教育中編程思維培養的內涵分析

鼓勵學生面對復雜問題時，能夠將其拆解為更小、更易管理的部分，這是解決任何編程問題的第一步，也是培養邏輯思維的關鍵。通過觀察和分析問題，識別其中的規律和模式，運用已有的算法或創建新的算法來解決問題，提高問題解決的效率和創造性。

同時，編程思維培養能夠教導學生學會抽象化思考，即忽略無關細節，專注于問題的核心本質，構建出問題的抽象模型，這對設計高效且易于維護的程序至關重要。培養學生設計步驟清晰、邏輯嚴密的解決方案能力，即算法設計能力，這是編程思維的核心，要求學生能夠用精確的步驟描述解決問題的過程。強化學生的邏輯思維能力，確保每個編程決策都有充分的邏輯依據，能夠在編程過程中進行有效推理，驗證解決方案的正確性和可行性。通過不斷地試錯、調整和優化，使學生理解編程是一個迭代過程，學會從錯誤中學習，培養耐心和韌性。

在編程項目中，強調團隊合作的價值，提升學生的溝通交流能力，學會如何在團隊中分享思路、協調工作，共同完成項目目標。鼓勵學生在理解基本原理的基礎上，勇于嘗試新技術、新方法，將編程思維應用于跨學科的項目實踐中，培養創新意識和實踐能力。

從教學實踐層面看，編程要求學生按照特定的邏輯順序組織代碼，這能鍛煉學生分析問題、拆解任務的能力。通過設計算法解決問題，學生學會如何將復雜問題分解為一系列可執行的小步驟，從而逐步培養起嚴謹的邏輯思維。編程不僅僅是編寫代碼，更重要的是通過編程解決實際問題。在信息技術課堂上，教師可以通過案例教學，讓學生面對真實世界的問題，運用編程思維找到解決方案，這有助于學生養成主動探索和實踐的習慣。

編程提供了一個無限可能的創造空間，學生可以通過編程實現自己的創意想法，無論是開發一個游戲、設計一個網站還是解決一個社區問題。這種從無到有的創造過程極大地激發了學生的想象力和創新能力。此外，在許多項目中，編程往往需要團隊協作完成。學生在合作過程中學習如何有效溝通自己的想法，如何協調資源，以及如何共同解決問題，這些技能對未來職場同樣重要。信息技術領域更新迅速，編程語言和技術也在不斷進化。通過培養編程思維，學生學會自我驅動地尋找學習資源、閱讀文檔、參與在線社區討論，從而適應快速變化的技術環境。

編程思維可以與其他學科如數學、物理、藝術等相結合，通過跨學科項目，學生不僅能加深對編程的理解，同時也能在其他領域發現編程的應用價值，提高綜合素養。為此，在平時，筆者通過項目驅動，讓學生在實踐中學習編程，解決實際問題。利用可視化編程工具：初期使用Scratch、Blockly等可視化編程語言降低入門門檻，逐步過渡到Python等更高級的語言。積極提供開放性任務，鼓勵學生探索不同的解決方案，從失敗中學習。參與編程競賽和科技節等活動，增加學習動力，培養競爭與合作精神。并且在編程教學中，要加強團隊協作、溝通表達等非技術性技能的培養。

二、 高中信息技術教育中編程思維培養的價值內核

編程思維要求學生學會以邏輯嚴謹的方式思考問題，通過分析、分解和重構問題來尋找解決方案，這種能力在日常生活和未來職場中均至關重要，有助于學生形成高效、有序的思考習慣。在編程過程中，學生被鼓勵探索不同的方法來實現功能，這激發了他們的創新思維和創造力。編程不僅是遵循規則，更是在規則內尋求突破和優化，為學生提供了無限的想象空間。

隨著科技的迅速發展，編程已成為一項基礎技能，編程思維的培養使得高中生能更好地迎接數字化時代，無論他們未來選擇哪個行業，這種能力都將使他們在競爭中占據優勢。編程思維的訓練涉及數學、邏輯、工程等多個學科，促進學生跨學科整合知識，解決綜合性問題，增強學科間的關聯理解，為終身學習打下堅實基礎。

此外，在編程過程中，學生需處理大量數據，這增強了他們對信息的敏感度和處理能力，同時理解技術背后的社會倫理和責任，培養成為有責任感的數字公民。需要注意的是，許多編程項目需要團隊合作，這促進了學生之間的溝通與協作，學習如何有效地表達想法、傾聽他人意見，以及如何在團隊中發揮作用，為未來職場合作奠定基礎。編程領域更新迅速，要求學生不斷學習新知識、新技術。編程思維的培養讓學生學會自我驅動學習，適應快速變化的技術環境，保持個人競爭力。

值得注意的是，編程思維訓練學生如何系統地分析問題，識別模式，以及設計算法來解決問題。這種能力超越了編程本身，適用于任何需要邏輯推理和創造性解決方案的領域，如科學研究、商業決策和日常生活的復雜情境。編程教育鼓勵學生通過編碼實現創意，從構思到原型，再到最終產品。這種過程培養了學生的創新精神和設計思維，使他們能夠在面對現實世界挑戰時，提出新穎而有效的解決方案。此外，技術的快速發展要求個體持續學習，編程思維的培養讓學生意識到學習是一個永無止境的過程。它激勵學生保持好奇心，勇于探索未知，不斷提升自我，以適應不斷變化的世界。

三、 高中信息技術教育中編程思維培養的效果集成

編程要求學生按照邏輯順序組織指令，以實現特定功能。這種練習有助于學生在面對復雜問題時，能夠將其分解為更小、更可管理的部分，然后逐個解決，從而顯著增強他們的邏輯思維能力。編程不僅僅是遵循規則，更是在規則內創造新事物的過程。它鼓勵學生發揮想象力，設計并實現自己的項目，促進創新思維的發展。

編程實踐中常遇到預期之外的結果，這促使學生分析問題所在，調試代碼，直至找到解決方案。這一過程鍛煉了學生面對挑戰時的耐心、細致觀察力及靈活應對問題的能力。通過編程，學生學習如何像計算機一樣思考，即運用抽象化、自動化和邏輯推理等計算思維方法來解決問題，這是信息時代重要的思維模式。

在很多項目中，編程往往不是孤立進行的，學生需要與他人協作，共同完成任務。這不僅促進了團隊合作，還鍛煉了學生的溝通交流能力，使其學會如何有效地表達技術概念和想法。此外，信息技術領域更新迅速，編程語言和工具也在不斷進化。教育過程中鼓勵學生自我探索、查閱文檔和參與在線社區，培養了他們自主學習和適應新技術的能力。不能否認的是，具備編程思維的學生在選擇科學、技術、工程和數學等相關領域作為職業道路時，將擁有更強的競爭力。隨著數字化轉型的加速，這樣的能力變得日益重要。

四、 高中信息技術教育中編程思維培養的現狀分析

（一）政策推動與重視程度提高

近年來，多個國家和地區政府意識到編程教育對未來勞動力市場的重要性，紛紛出臺相關政策支持編程教育的普及。中國也不例外，教育部在新課標中強調了信息技術課程的地位和編程教育的重要性，旨在從小培養學生的計算思維和創新能力。

（二）課程內容與教學方法的革新

隨著信息技術的迅速發展，高中信息技術課程內容不斷更新，逐步引入Python、JavaScript等實用編程語言教學，以及人工智能、大數據等前沿技術的初步介紹。教學方法上，越來越多的學校采用項目式學習、翻轉課堂等現代教育模式，鼓勵學生通過實踐來學習編程，培養解決實際問題的能力。

（三）資源與基礎設施的差異

雖然一線城市和部分重點高中在編程教育資源、硬件設施上較為先進，能夠提供豐富的在線課程、高質量的編程軟件和硬件支持，但不少偏遠地區和普通高中仍面臨資源匱乏的問題。這種不均衡導致了學生學習機會的差距。

（四）師資力量的局限

盡管各地都在努力提升信息技術教師的編程教學能力，但合格的編程教師仍然供不應求。許多信息技術教師本身缺乏足夠的編程經驗和教學方法，難以有效傳授編程思維和技能。

（五）學生興趣與認知差異

學生對編程的興趣程度不一，部分學生對編程表現出濃厚的興趣，積極參與課外編程社團和在線編程平臺的學習；而另一部分學生則因初期學習難度大、缺乏興趣點而感到挫敗。此外，性別差異也影響著編程學習的參與度，女生參與編程的比例通常低于男生。

（六）評價體系的挑戰

現有的評價體系往往側重于理論知識考核，而編程思維的評估更為復雜，需要包括創新性、問題解決能力、團隊合作等多維度評價。如何建立一套公正、全面的評價體系，以激勵學生全面發展，是當前面臨的一大挑戰。

（七）社會與家庭的認知轉變

雖然社會各界對編程教育的認可度不斷提高，但部分家長和學生仍存在對編程學習的誤解，認為編程是專業人士的專屬領域，未能充分認識到編程思維對未來就業和個人發展的重要性。

五、 高中信息技術教育中編程思維培養的問題梳理

（一）課程內容與實際脫節

傳統教學內容可能過于理論化，缺乏與實際應用相結合的實例，難以激發學生的學習興趣。

（二）教學方法單一

僅依賴于講授式的教學方法，缺乏互動性和實踐性，不能有效培養學生主動探索和解決問題的能力。

（三）師資力量不足

部分學校的信息技術教師可能自己對編程掌握得都不夠深入，或者缺乏有效的教學方法來傳授編程思維。

六、 高中信息技術教育中編程思維培養的推進策略

（一）課程內容與實踐結合

設計課程時，應確保理論知識與實踐操作緊密結合，讓學生在實際操作中體驗編程思維的應用。例如，引入“智能交通燈控制系統”項目，學生不僅要學習循環結構、條件判斷等編程基礎知識，還要通過編程模擬交通燈的控制邏輯，解決不同交通流量下的信號調度問題。這樣既學習了理論知識，又在實踐中體會到了編程思維的重要性。

（二）分層次教學

鑒于學生基礎差異，實施分層次教學，為不同水平的學生提供適合其學習進度的課程內容。例如，某高中設置了“編程入門班”和“高級編程班”。入門班從Scratch圖形化編程開始，幫助初學者培養對編程的興趣；高級班則教授Python或Java等語言，解決更復雜的算法問題，滿足有一定基礎學生的需求。

（三）項目式學習

通過項目式學習，讓學生圍繞一個具體項目，從規劃、設計到實現，全過程參與，以此培養解決問題的能力。例如，某高中組織“校園環境監測系統”項目，學生需使用傳感器、微控制器和編程語言（如Arduino+Python），設計并實現一個能監測校園溫濕度、噪聲水平的系統。項目不僅讓學生學習了編程，還讓他們學會了跨學科知識整合和團隊合作。

（四）師資培訓與資源建設

加強信息技術教師的編程能力和教學法培訓，同時豐富校內外學習資源，如在線課程、開源項目等。例如，學校可以邀請阿里巴巴達摩院的專家進行線上或線下培訓，讓教師了解最新技術動態和教學方法。同時，利用微信平臺建立編程學習資源庫，包括國內外優質在線課程鏈接、編程案例庫，便于師生隨時查閱學習。

（五）建立學習社群

創建線上或線下的編程學習社群，鼓勵學生相互交流、合作解決問題，形成良好的學習氛圍。例如，在微信群組內建立“編程愛好者聯盟”，定期舉行編程挑戰賽、分享會等活動。學生可以在群內提問、分享自己的項目，甚至與來自其他學校的學生進行跨校合作，提升學習動力和社交能力。

（六）家庭與學校合作

通過家長會、家校合作平臺等方式，增強家長對孩子編程學習的認識和支持，形成家校共育的良好環境。例如，舉辦“家庭編程周末”活動，邀請家長和孩子一起參加編程工作坊，通過簡單的親子編程游戲，讓家長了解編程教育的意義，同時增進親子關系。

（七）評估與激勵機制

建立多元化的評價體系，除了考試成績，還應考慮學生的項目完成情況、創新能力、團隊協作能力等，設立獎勵機制以激發學生的積極性。例如，可以設立“編程明星”“最佳項目獎”等年度獎項，對表現突出的學生給予表彰，同時，推薦優秀學生參加校內外競賽，如全國青少年信息學奧林匹克競賽，讓學生在更廣闊的舞臺上展示自己的才能。

在高中信息技術教育中，編程思維的培養不再僅僅是一種技能的傳授，而是成為開啟學生未來無限可能的一把鑰匙。通過對編程思維內涵的深入剖析，我們認識到它超越了單純的代碼編寫，觸及邏輯推理、問題解決、創新創造等多維度能力的綜合培養。實踐表明，將編程思維融入日常教學，不僅能夠顯著提升學生的信息技術素養，更能激發其內在潛能，促進其全面發展。

然而，我們也發現，這一過程充滿挑戰，從課程內容的創新到教學方法的改革，從師資力量的提升到學習資源的豐富，每一個環節都需要精心設計與不斷優化。通過案例，我們看到了項目式學習、分層次教學、社群建設等策略的有效性，它們為編程思維的培養提供了新的視角和途徑。面向未來，高中信息技術教育中編程思維的培養應當更加注重實踐與創新的結合，充分利用現代技術手段，如數字化教學平臺，構建開放、互動的學習生態。同時，家校合作、社會資源的整合也將成為推動編程教育深化的重要力量。我們期待，在不久的將來，每一位高中生都能在編程思維的引領下，自信地步入信息時代的廣闊舞臺，成為具有全球視野、創新精神和社會責任感的新一代公民。

七、 結論

總之，高中信息技術教育中編程思維的培養是一場深刻的教育變革，它呼喚著教育者的智慧與勇氣，也需要全社會的共同參與和支持。讓我們攜手前行，在這條充滿機遇與挑戰的道路上，共同見證編程思維如何點亮每一個學生的未來，為構建更加美好的數字世界貢獻力量。

參考文獻：

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［2］郭宇.高中信息技術教育中編程思維培養的實踐研究［J］.小學數學參考，2021（9）：25-28.

［3］邢佳慧.創客教育理念下的高中信息技術課程教學與實踐研究［D］.牡丹江：牡丹江師范學院，2024.

課題項目：文章系江蘇省南京市教育科學“十四五”規劃一般課題“推進高中拔尖創新人才培養視域下金屬機器人項目深度實踐研究”（立項編號：L/2023/045）階段性成果。

作者簡介：張宏亮（1983～），男，漢族，江蘇南京人，南京市第二十九中學，研究方向：信息技術、創新教育。