高中信息技術教學中編程思維培養策略研究

摘 "要：隨著信息技術的飛速發展，編程思維逐漸成為信息時代中人才培養不可或缺的一項核心能力，受到廣泛的關注和重視。文章旨在通過分析編程思維的特點和內涵，明確高中信息技術教學中編程思維的培養策略，為廣大教師提供參考。

關鍵詞：高中信息技術；編程思維；培養策略

編程思維涉及邏輯思維、問題解決能力和創新思維等多個方面，它不僅是編寫程序的技巧，更是一種理解問題和找出解決路徑的思維過程。然而，在編程教學中，僅教授學生編程語言的語法和基本概念遠遠不夠，教師更需要培養學生的編程思維，使其能夠靈活運用所學知識解決實際問題。培養編程思維需要從教學內容、教學方法和教學環境等多個層面出發。本文通過分析編程思維的特點和內涵，提出編程思維培養策略，為推進編程教學的發展起到積極的促進作用。同時，有助于培養學生解決問題的能力、創新能力及團隊合作精神，為其未來的學習和發展打下堅實基礎。

一、編程思維的特點和內涵

編程思維是一種基于計算機科學和數學的思維方式，其核心是把問題分解成小的模塊，然后通過組合這些模塊來解決復雜的問題。編程思維主要包括抽象化、模塊化、系統化、算法化和實踐性等特點。編程思維的內涵主要包括算法思維、分治思維、模塊化思維和抽象思維四個方面。算法思維是指通過定義問題的輸入、輸出和約束條件，設計出一個能夠解決問題的算法的能力。分治思維是指把一個大問題劃分成若干個小問題，再將這些小問題組合起來解決大問題的能力。模塊化思維是指將一個大程序劃分成若干個小模塊，使每個模塊都有清晰的輸入、輸出功能，在協同工作中實現整個程序的功能的能力。抽象思維是指將一個具體的實例抽象為一個一般規律或模型，從而推導出通用解決方案的能力。編程思維是一種重要的跨學科思維方式，不僅在信息技術領域中發揮著關鍵作用，在數學、物理、生物學、經濟和社會科學等領域中也有廣泛應用。因此，在高中信息技術教學中，培養學生的編程思維具有重要意義。教師可以采取適當的教學策略，幫助學生掌握編程思維的核心要素，強化他們的創新思維和解決問題的能力，為他們未來的生活和學習打下堅實基礎。

二、高中信息技術教學中編程思維的培養策略

1. 項目驅動學習

項目驅動學習在高中信息技術教學中被廣泛應用，讓學生通過實際開發應用程序的方式來學習編程。這種教學策略旨在激發學生的學習興趣，幫助他們將抽象的編程知識轉化為具體的實踐能力，培養學生解決問題的能力和創新能力。

項目驅動學習強調知識的應用性。在傳統的編程課堂上，學生往往只是被動地接受理論知識，缺乏實際動手操作的機會。項目驅動學習要求學生將編程知識應用到具體的項目中，讓學生動手實踐，從而深入理解知識。在實際開發應用程序的過程中，學生會逐漸形成對編程語言、算法、數據結構等知識的實際應用能力。項目驅動學習能夠激發學生的學習興趣。相比枯燥的理論課堂，學生更愿意參與有趣的項目。當學生發現自己的編程技能可以轉化為一個個真實、有趣的應用程序時，學習編程對他們來說就不再是一項單調的任務，而是變得充滿樂趣。在實際操作項目的過程中，學生會經歷設計、編碼、調試等過程，這種全方位的參與能夠激發他們對編程的興趣。項目驅動學習還能夠培養學生解決問題的能力和創新能力。在實際操作項目的過程中，學生可能會遇到各種問題或挑戰，需要不斷地尋找解決方案，通過培養學生解決問題的能力和創新能力，使他們在面對問題時能夠有條不紊地分析、解決問題，并提出新的創意。通過項目驅動學習，學生在實踐中積累了豐富的解決問題的經驗，從而培養了扎實的編程技能，提高了創新能力。

例如，在教學教科版《普通高中教科書·信息技術》（以下統稱“教材”）必修1“周而復始的循環”一課時，教師可以設計一個編程項目，讓學生使用循環結構來模擬鐘表的運行。項目要求包括以下內容：使用編程語言（如Python）來實現一個簡單的鐘表程序；了解循環結構的基本概念，并使用適當的循環語句來實現鐘表的秒、分、時的變化；在程序中添加適當的條件語句，使得鐘表的時間可以按照一定的規律變化；通過調試和測試來驗證程序的準確性，并進行必要的修正。通過項目驅動學習，學生能掌握循環結構的基本原理和使用方法，將抽象的概念轉化為具體的代碼，并通過實踐加深對循環結構的理解。同時，學生還能在項目中體驗解決實際問題的過程，提高問題解決能力和創新能力。

2. 跨學科整合

跨學科整合在項目驅動學習中扮演著重要的角色。將編程與其他學科，如數學、物理、藝術等進行有機融合，可以設計出豐富多樣的跨學科編程項目，讓學生在編程實踐中運用所學知識，拓寬思維廣度，加深對各學科之間聯系的理解，提高創新能力。

跨學科整合為學生提供了全面學習的機會。傳統的學科教學往往是孤立的，缺乏對各學科知識的融合。然而，現實生活中的問題往往是復雜的，需要綜合多個學科的知識來解決。通過跨學科整合，學生不僅可以學習編程方面的知識，還可以將其應用于數學、物理、藝術等學科，從而更好地理解這些學科之間的聯系，提高綜合運用知識的能力。教師可以在編程中運用數學知識來實現圖形繪制、數據分析等功能，從而幫助學生將抽象的數學概念轉化為具體的實踐操作，通過對數學知識的理解和應用來提高編程能力?？鐚W科整合可以提高學生的創新能力，不同學科之間的融合可以激發學生的創造力和創新思維。通過將編程與其他學科融合，學生能夠在解決問題的過程中運用各學科知識，找到最佳解決方案。這種綜合性的思維訓練可以培養學生的系統思維和創新意識，使他們在面對復雜的現實問題時能夠靈活應對，提出解決方案。以設計一個藝術作品展示網站項目為例，學生需要結合美學原理和編程技術，設計出既美觀又功能強大的網站，從而提高跨領域創新設計能力。此外，跨學科整合還可以增強學生對學科之間聯系的認識。各學科并不是孤立存在的，而是存在著緊密的聯系并相互影響。通過跨學科整合，學生可以全面地了解學科之間的相互作用，從而形成完整的知識結構體系。教師可以將編程與物理結合，使學生在學習物理知識的同時，編寫模擬程序模擬物理現象，加深學生對物理概念的理解和應用。這種綜合性的學習方式能夠幫助學生建立跨學科思維，培養他們在解決實際問題時的跨學科協作能力。

例如，在教學教材必修1“走近數據分析”一課時，教師可以設計一個跨學科項目來幫助學生應用編程、數學和統計學知識進行數據分析。教師可以讓學生選擇一個感興趣的主題，收集相關數據，并使用編程語言對數據進行處理和分析。在這個過程中，學生可以運用數學中的統計概念和方法等相關知識（如計算平均值、標準差、相關系數等）來理解和描述數據的特征。同時，學生還可以結合藝術元素來設計和創建數據可視化圖表，以更好地展示數據的趨勢和模式。學生可以學習如何使用顏色、形狀和布局等設計要素，使得圖表具有視覺吸引力和信息傳達效果。此外，學生還可以運用物理概念和原理，結合編程技能，設計一個模擬實驗來驗證某些假設或猜測，如使用物理模型和運動方程編寫程序模擬自由落體運動，然后將實驗結果進行比較和分析。

3. 小組合作學習

在高中信息技術教學中，小組合作學習是一種非常重要的教學方法。在編程教學中，開展小組合作學習時，學生通過與他人合作共同完成編程項目，從而提高團隊協作意識、溝通能力和領導能力。

其一，小組合作學習有助于提高學生的編程能力。在小組合作學習中，組員需要分工合作，學習不同的編程思路和方法，了解其他人的觀點和經驗，從而提高編程能力。其二，小組合作學習能促使學生相互學習和借鑒，通過交流討論，解決在編程過程中遇到的問題，共同進步。其三，小組合作學習能培養學生的團隊協作意識和溝通能力。在小組合作學習中，小組成員需要密切合作，共同完成編程項目，這要求學生具備良好的團隊協作意識，能夠主動與他人協商、分工和合作，進行有效的溝通，包括交流觀點、聽取建議、解決分歧等。這樣一來，學生可以提高團隊協作意識和溝通能力，為將來的學習和工作打下堅實基礎。其四，小組合作學習有助于培養學生的領導能力。在小組合作學習的過程中，學生可以輪流擔任項目組的領導者，負責協調和組織團隊工作，鍛煉自身的領導能力，學會如何合理安排任務、激發小組成員的潛力、解決團隊內部的問題等。

例如，在教學教材必修2“數據庫的構建”一課時，教師可以設計一個小組合作學習項目來幫助學生完成數據庫的構建。教師讓學生以小組為單位，要求每個小組負責設計和構建一個數據庫系統。在這個過程中，學生合作分工，如有的學生負責數據庫的設計，有的學生負責數據的輸入和驗證，有的學生負責編寫查詢語句等。通過小組合作學習，學生不僅能學習數據庫的相關理論知識，還能通過實踐了解數據庫的實際應用。學生可以交流和分享自己的設計思路和經驗，從而提高對數據庫的理解和應用能力。同時，學生還可以進行有效的溝通和協作，包括交流觀點、討論數據庫設計方案、解決設計和實踐過程中的問題等。這樣一來，能夠促進學生提高團隊協作意識和溝通能力，并學會與他人合作共同完成任務。

4. 問題驅動教學

問題驅動教學在高中信息技術教學中的應用具有重要意義。以問題為引導，設計具體的編程問題或挑戰，能夠使學生在解決問題的過程中學習編程知識，從而培養他們的編程思維和解決問題的能力。這種教學方式能夠激發學生的求知欲，提高學生的學習主動性和實踐能力。

在學習編程的過程中，學生可能會遇到各種問題或挑戰，這往往是激發學生求知欲的關鍵因素。當學生面對一個具體的編程問題時，他們會不斷地思考、探索和實踐，以找到解決問題的方案。在此過程中，學生會產生強烈的好奇心和求知欲，主動了解相關的編程知識和技巧，以便更好地解決問題。因此，問題驅動教學能夠激發學生的求知欲，促使他們主動學習和探索，提高學生解決實際問題的能力。在實際生活和工作中，解決問題是每個人都需要具備的能力。通過問題驅動教學，學生可以通過解決編程問題的方式，逐漸提高解決實際問題的能力。在解決編程問題的過程中，學生需要運用所學的編程知識和技巧分析問題，提出解決方案，并將其付諸實踐。這樣，學生能逐漸提高分析問題和解決問題的能力，為他們將來的學習和工作打下堅實基礎。問題驅動教學還能提高學生的學習主動性和實踐能力。在傳統教學中，學生往往是被動地接受知識，缺乏主動性和實踐能力。在問題驅動教學中，學生將成為學習的主體，需要主動解決問題，積極思考和探索，從而提高學習的主動性和實踐能力。通過實踐和探索，學生能夠加深對所學知識的理解，培養獨立思考和解決問題的能力。因此，問題驅動教學在高中信息技術教學中的應用具有重要意義。以問題驅動教學，可以激發學生的求知欲，培養學生解決實際問題的能力，提高學生的學習主動性和實踐能力。在教學中，教師應該注重設計具體的編程問題或挑戰，引導學生通過解決問題學習編程知識，培養編程思維和解決問題的能力。

三、結束語

本文通過深入分析編程思維的特點和內涵，明確了高中信息技術教學中應該培養學生的核心能力，并提出了相應的培養策略和方法，不僅為高中信息技術教師提供了有益的教學指導，還有助于培養學生的問題解決能力、創新能力及團隊合作精神，為他們未來的學習和發展打下堅實基礎。同時，為編程教學提供了新的思路和借鑒。在未來的研究和實踐中，教師可以繼續探索更加有效的編程思維培養策略，為高中信息技術教學的發展作貢獻。

參考文獻：

［1］吳昊. 探討高中生如何提高計算機編程能力［J］.數碼世界，2020（1）：160.

［2］龔新芳，阮傳同. 計算機編程在高中概率教學中的應用［J］. 上海中學數學，2018（11）：12，39.

［3］趙圣雅. 高中數學方法在計算機編程中的應用［J］. 知識文庫，2017（21）：131.

［4］梁啟冰. 高中信息技術編程教學與創新思維培養模式探究［J］. 山東教育，2022（39）：45-48.

［5］劉其政. 基于創新思維培育的高中信息技術編程教學［J］. 中小學電教（教學），2024（3）：1-3.