基于計算思維的高中信息技術課程有效教學策略探究

趙倩倩

摘要：本文以教科版的“算法與程序設計”模塊為例，分別從教學目標、任務設計、教學資源與教學評價四個方面對基于計算思維的高中信息技術課程教學策略進行探究，為培養具有計算思維的創新人才提供借鑒。

關鍵詞：計算思維；高中信息技術；有效教學；算法與程序設計

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）17-0140-02

“算法與程序設計”是高中信息技術課程的選修模塊之一，其主要目的就是通過算法編寫程序，解決問題，培養學生的抽象思維、邏輯思維、數學思維和判斷能力。但筆者在實際教學過程中發現，由于學生缺少計算思維的訓練，他們不知道如何用計算思維分析問題，更談不上解決問題。“計算思維”的提出，使信息技術課程教學從注重實踐操作的技術素養層面上升到注重思維素養培養的層面。如何在計算思維模式下進行算法與程序設計課程的有效教學？筆者結合自己的教學實踐，分別從教學目標、任務設計、教學資源和教學評價四個方面進行了探究。

● 確定發展學生計算思維的教學目標并選擇合適的主題

在高中信息技術課程中實施計算思維教學時，教師首先需要明確計算思維的教學目標。因為教學目標是教學的核心和靈魂，圍繞著教學目標，才能順利開展教學活動和評價。

以教科版的“算法與程序設計”模塊第三章第五節“用遞歸法解決問題”為例，筆者將遞歸法的教學目標分解成三個具體目標：①什么是遞歸法；②如何編程實現遞歸法；③運用遞歸法解決生活中的實際問題。因為遞歸算法的本質是遞推，而遞推的實現正是通過循環語句調用函數來完成的，因此又將遞歸法的具體實現分解為自定義函數與循環語句兩個知識點。這樣的分解把學生未知的算法轉變為循環語句的執行與自定義函數的調用，更好地發展了學生的計算思維，使其學會將未知、復雜的問題分解成一個個已知、經典的問題。

在實現教學目標的主題的選擇方面，由于遞歸算法的理解比較難，如果直接用課本中的斐波那契數列的多函數調用，則其分析過程較復雜，學生學習的積極性不高，難以達到預期的效果。但如果用新穎有趣的主題活動來引導學生積極參與并有效思考，則會在體驗問題解決的過程中獲得較好的學習效果。因此筆者選擇“兔子繁殖”問題創設情境，從具體數據的遞推過程中歸納出抽象函數的調用，這樣，既能激發學生對計算思維的興趣，又能充分恰當地展示遞歸法要探討的問題。

● 設計培養學生計算思維的任務并選擇有效的教學方式

根據計算思維的特點設計任務時，要注意兩點：首先，教師需要根據教學目標，從學生學習生活中熟悉的問題入手，選擇適合培養計算思維的任務，激發學生的學習興趣，使其體會算法在實際生活中的應用。其次，選擇問題的難度要符合學生的認知水平，方便學生運用計算思維展開分析思考，進而加深學生對算法思想的理解和運用。

例如，在講授“循環結構”時，筆者設計了一個以教育儲蓄——為自己上大學攢學費的任務：假設從高一開始第1個月存入20元錢，第2個月存入21元錢，第3個月存入22元錢……依此類推，到高中畢業時你可以為大學學費做多少貢獻？學生先自己思考解決方案，再分組討論，最終以小組的形式給出方案。教師提示計算過程中不斷重復的操作是什么，然后啟發學生用一個表達式進行描述，接著引出循環語句及其格式、功能。最后師生一起總結歸納循環結構的主要特點與實現方法。在這個任務的教學中主要使用討論法、啟發法、歸納法等教學方式來培養學生的計算思維，從解決實際問題中抽象出循環結構的實現過程。而學生主要通過自主學習、小組合作探究體驗計算思維的方法，在解決問題、完成任務中提升計算思維；教師在完成任務的過程中引導學生進一步熟悉分類、歸納、知識遷移等計算思維方法，使學生積極主動參與到課堂中來。

● 準備充分有效的教學資源為計算思維的培養提供基礎

教師要準備充分有效的教學資源為學生計算思維的培養提供基礎，可以通過流程圖、編程半成品、自主學習任務單、微視頻等形式搭建框架。

例如，在講授“對數據進行排序”時，除了教材中介紹的冒泡排序外，還可為學生準備一個教學資源包，資源包包含所有排序算法的介紹、各算法之間的比較及適用范圍，以及這些排序算法的微視頻講解資料等。通過這些資源，學生可以從中體會一題多解與算法的多樣性，從而全面深入地認識排序算法，在解決實際問題時就可以舉一反三。還可以包含一些測試題目，主要目的是測試學生的知識遷移能力和靈活運用能力，同時還要考慮到學生的不同層次，針對思維較強的學生提供一些高難度的問題，培養他們的思維敏捷性和獨創性。

● 制訂多元化的有效教學評價方案鞏固計算思維

建立多元評價體系，檢驗學生計算思維的掌握程度，一方面是教師對學生進行評價，將過程性評價與總結性評價相結合，以學生在學習過程中的表現、利用計算思維解決問題的能力、編程作品的好壞為評價依據，全面評估學生的信息技術知識和能力；另一方面是借助學習任務單與發展性評價表，引導學生進行自評與互評。

例如，在“用遞歸法解決問題”一節中，教師需要從教學目標中選擇體現計算思維培養的內容，并進行具體的教學評價設計，其發展性評價分為四個等級（見下表）。學生進行自評時就能很清楚地知道自己處于哪個級別，并及時地反饋給教師。這樣，教師就可以根據綜合評價的反饋來檢驗教學效果。

● 結語

計算思維的開發有助于提高信息技術課程的教學效率，促進學生信息素養的培養。但學生計算思維的培養不是一蹴而就的，一線教師需要在高中信息技術課堂教學中精心設計教學內容與過程，將計算思維的培養融入到實際的課堂教學中，這樣才能更好地激發學生的內在潛能，為學生的終身學習打下基礎。