以發展計算思維為目標的高中信息技術教學實踐探索

摘要：近年來，培養并發展學生的計算思維受到較多教師的關注與重視，其對學生的全面成長以及未來發展有積極影響，是高中信息技術教師開展教學的重要內容。高中信息技術教師要能夠根據高中生實際情況有效創新課堂教學，以此來逐步培養并發展學生的計算思維。基于此，本文闡述了以發展計算思維為目標的高中信息技術教學實踐探索，以期能夠為高中生的長遠發展帶來更多幫助。

關鍵詞：計算思維；高中階段；信息科技

高中信息技術教師在明確高中信息技術教學培養和發展學生計算思維的基礎上，將理論與實踐相結合，以滿足學生個性化發展的學習需求，讓每一名學生都能通過課堂學習得到相應的成長，同時提升學生運用信息技術解決實際生活中的問題的能力。

一、高中信息技術教學發展學生計算思維的意義

（一）發展學生邏輯思維

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2022年修訂）》對計算思維進行了定義，教師深度解讀其中內容，明確計算思維中包含了較多的邏輯推理和問題分析。高中信息技術教師在教學中培養并發展學生的計算思維，有助于鍛煉并強化學生的邏輯思維能力。而學生擁有一定的邏輯思維能力，不僅能夠更高效地理解與掌握編程語言和算法，還能夠支撐其在實際生活中深度、理性地思考問題。

在培養并發展學生計算思維的過程中，教師需要引導學生在學習的過程中自主分析與思考問題，通過設計方案的方式來解決實際問題或完成項目任務。在這個過程中，學生分析和解決問題的能力將得到有效鍛煉與強化。因此，培養并發展學生的計算思維為學生的學習和生活均可帶來一定的積極影響，不僅能夠有效提升學生學習與掌握信息技術知識的效率，還能夠促使學生利用邏輯思維能力有效解決生活、工作中遇到的難題。

（二）滿足學生發展需求

培養并發展學生的計算思維，有利于滿足學生學習信息技術的實際需求。高中階段的學生已然步入青春期尾聲，擁有較強的自主意識，他們需要擁有更多的科學思維方式才能夠更好地適應高中階段的學習。因此，教師以學生計算思維為目標開展高中信息技術教學，可以有效滿足高中階段學生的實際發展需求。同時，高中階段的學生受到多方因素的影響，在學習能力、學習習慣、信息技術水平、知識積累等多方面均有較為明顯的差異。在開展高中信息技術課堂教學的過程中，教師在掌握班級內每一名學生實際學情的基礎上開展分層教學，才能夠有效實現培養與發展學生計算思維的目標。因此，培養并發展學生的計算思維可有效滿足班級內每一名學生個性化發展需求。

二、高中信息技術教學發展學生計算思維的策略

（一）開展分層教學，培養計算思維

高中生受教育情況、家庭情況、學習習慣等多方面因素的影響，具有較強的差異性。因此，高中信息技術教師要真正意義上培養學生的計算思維，就要能夠明確學生之間的層次性，并根據每一位學生的實際學情開展針對性教學，以保障班級內每一名學生的計算思維均能夠得到有效培養與發展。在開展分層教學的過程中，教師根據全體學生實際情況將學生劃分為不同層次后，可根據每個層次的實際學情設計不同的教學目標，保障每個層次學生的計算思維均能夠由淺到深逐步發展。值得注意的是，隨著時間的推移，學生學習信息技術這門課程的情況會逐漸發生變化，需要教師實時關注與掌握學生學情的變化，及時調整學生所在層次，以此來保障分層設置教學目標的實際效果。

例如，在開展教科版信息技術必修1“數據的計算課”時，教師可通過開展分層教學來培養并發展學生的計算思維。詳細來講，在實際開展教學前，教師綜合分析班級學生實際學習情況，并在此基礎上將全體學生劃分為三個梯隊，其中，第一梯隊的學生為班級內綜合實力最強的學生。他們能夠快速理解并掌握課堂所教學的基礎知識，儲備了一定的信息技術知識，但其計算思維仍需要得到進一步發展。第二梯隊的學生，是班級內綜合實力處于中等水平的學生，這部分學生儲備了一定的信息技術基礎知識，但學習能力相對較差，其計算思維需要繼續進行培養。第三梯隊的學生，為班級內綜合實力相對較差的學生。他們在課堂上很難憑借自身實力學習與理解課本中的信息技術知識。針對這一部分學生，教師首先需要幫助學生強化學科基礎知識后，才能進一步培養其計算思維。

將全體學生劃分梯隊之后，教師根據教材內容和每個梯隊學生實際學情明確教學目標，即為：

1.了解計算的基本方式和計算的發展過程；

2.根據問題需求，選擇恰當的計算方式；

3.感受計算機在處理數據時的優勢。

教師可要求第三梯隊的學生能夠掌握本課關于計算機的基礎知識；要求第二梯隊的學生在掌握基礎知識的同時，能夠自主思考利用計算機解決問題的思路和步驟，并學會選擇恰當的計算方式來解決問題；要求第一梯隊的學生在掌握課堂所學知識的基礎上，靈活運用其來解決問題。教師可通過布置數據處理任務的方式鍛煉并強化學生的計算思維，即引導學生選用適當的計算方式處理數據并得出結果。

在正式教學過程中，在導入環節，教師展示“雞兔同籠”問題，引導學生自主思考，鼓勵學生嘗試運用自身所具備的知識尋找解決方法。隨后，教師再結合學生提出的方法進行講解。在這個過程中，教師應當實時關注每個梯隊的學生，根據學生的回答初步分析與判斷學生分析問題和解決問題的能力，以此為接下來的課堂教學打下扎實基礎。隨后，教師引導學生借助電子表格軟件解決“雞兔同籠”問題。在這個過程中，教師在為學生演示詳細步驟之后，重點指導第三梯隊的學生運用電子表格列出數據尋找答案，引導第一梯隊和第二梯隊的學生自主運用知識來列表，尋找答案。這樣的方式，有助于加深第三梯隊學生對基礎知識的掌握，為其計算思維的發展打下扎實基礎，同時，初步發展了第一梯隊和第二梯隊學生的計算思維。

（二）創設問題情境，激發探究興趣

在高中信息技術教學中，教師要想完成培養并發展學生計算思維這一目標，可以通過創設問題情境的方式來進行。如此可有效激發學生的探究興趣，促使學生以積極主動的態度參與到問題解決過程中。教師以發展學生計算思維為目標開展教學時，可結合學生實際學習情況和教材內容創設真實的問題情境，激發學生學習與探究知識的興趣，促使學生主動參與到問題解決中，提升學生在真實情境中利用課堂所學知識解決問題的能力。

在實際學習的過程，學生更加喜歡通過所學知識來解決生活中的實際問題。在這種情況下，教師創設問題情境，一方面有利于促使學生利用自身所具備的基礎經驗探索與學習新知，幫助學生在課堂學習過程中實現知識遷移，有效提升學生學習與理解信息技術知識的效率。另一方面，能夠助力學生直觀明確信息技術這門學科與生活之間的聯系，提升學生應用信息技術解決實際問題的能力，讓學生直觀感受信息技術這門學科的實際價值。

例如，在開展教科版信息技術必修1“探秘人工智能”時，教師可利用問題創設真實情境，助力學生了解人工智能技術，認識人工智能在信息社會中的重要作用，以此來發展學生的計算思維，培養學生的信息意識。詳細來講，在備課環節，教師首先應深入教材掌握本課內容。本課“人工智能科普營”項目主要包含“認識人工智能”和“探秘智能算法”兩個任務。其中，任務一闡述了人工智能的相關概念和應用領域，任務二探究了人工智能的相關算法。隨后，教師深入到學生之中，明確學生真實學情。在掌握教材內容和學生學情的基礎上，教師精心設計問題，以此來保障在實際教學過程中能夠通過問題引導來促使學生進行自主探索。

在正式教學過程中，在導入環節，教師通過提出問題的方式引導學生初步了解人工智能的應用，并初步創設問題情境：“同學們，在我們的生活中你見過哪些人工智能應用？”在這個過程中，教師展示課件中人工智能的具體應用照片，以此來增加情境的真實性，促使學生結合教材內容和圖片來自主探索與了解人工智能的應用。在此之后，教師展示人工智能戰勝頂級人類棋手的事件，并通過以下任務和問題引導學生深入了解人工智能技術，即為：

1.完善表5.2.1人機對戰歷史；

2.在人機大戰中，人類為什么失??？

在完成任務和解決問題的過程中，教師需要引導學生自主搜集相關資料并進行總結與表達。如此這般，學生不僅能夠深入理解人工智能，還可有效提升邏輯思維能力。在接下來的教學過程中，教師引領學生學習人工智能的概念與應用，助力學生認識人工智能的關鍵技術，以此促使學生感知人工智能在信息社會中的重要作用，并為接下來的辯論賽做好鋪墊。在教學的末尾階段，教師利用“人類是否會被人工智能取代？”這一問題來開展辯論賽，引導學生通過網絡搜集等方式獲取資料，并選擇持方開展辯論。這樣的教學方式，進一步加深了學生對人工智能技術的理論認識，促使學生能夠靈活運用課堂所學知識來解決開放性問題，使得學生的計算思維得到有效的鍛煉與發展。

（三）利用小組合作，發展計算思維

分解任務是計算思維的特點之一，教師可在高中信息技術教學過程中利用這一特點，通過開展小組合作的方式來實現培養與發展學生計算思維這一目標。在這個過程中，需要教師根據教材實際內容來引導學生應用計算思維分解小組學習任務，并合理分配任務。這不僅可以培養并發展學生的計算思維，還可以增強學生的團隊協作能力。在開展小組合作的過程中，教師要全面地了解學生，包括學生的學習情況、性格特點、能力情況等多方面的內容，以此將全體學生劃分為若干個實力相當的小組，保障學生能夠順利開展小組合作。值得注意的是，在小組合作的過程中，教師要加強引導，讓學生在開展活動前自主分解學習目標，并根據每名小組成員的實際情況分配相應的學習任務，以此來保障每名學生在小組合作的過程中均能夠得到一定程度的成長，共同實現計算思維的有效發展。

例如，在開展教科版信息技術選擇性必修2“信息系統的功能”時，教師可指導學生以小組為單位進行合作探索學習。具體來講，在備課環節，教師主動與班級內的學生進行交流，進一步明確每一名學生的性格特點和興趣愛好。隨后，教師綜合分析學生資料，以此來全面掌握學生學情。在此基礎上，教師將全體學生劃分成七個小組，每個小組五名成員，并將綜合實力最強的學生設為小組長。七個小組的綜合實力相當，小組成員之間的性格和能力互補，從而為接下來的小組合作開展打下了扎實基礎。

在正式教學的過程中，教師劃分小組，并告知學生劃分小組以及設置小組長的標準，以此來營造公平公正的學習氛圍，保障小組成員在合作的過程中能夠配合小組長的安排。隨后，教師引導學生以小組為單位，結合教材內容，調查與總結信息系統的基本功能，完成教材中的任務表格。在這個過程中，教師引導學生分析信息系統功能的共性與個性，指導各個小組長共同組織小組成員分解任務，保障每一名成員在合作的過程中均能最大限度地發揮自身作用，實現一加一大于二的效果。

同時，教師展示多個活動選題并引導學生自主選擇，促使學生通過小組合作來探索與解決問題，助力學生通過小組合作的方式直觀體驗不同功能類型信息系統的應用方法。在此教學模式下，教師引導學生以小組為單位自主選題進行討論實踐，有助于鍛煉并強化學生的合作能力、分析能力和思考能力，更能為學生計算思維的良性發展帶來積極的影響。

三、結束語

綜上所述，高中信息技術教師在明確培養與發展學生計算思維的意義的基礎上，實踐探索高中信息技術教學發展學生計算思維的策略，對“教”與“學”均帶來了正向作用。在開展以發展學生計算思維為目標的高中信息技術教學時，教師可通過開展分層教學、創設問題情境、利用小組合作的策略來實現目標。當然，發展學生計算思維不是一蹴而就的，需要教師持之以恒的進行實踐探索。

作者單位：畢新華 山東省淄博市周村區實驗中學

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