高中信息技術課堂中計算思維能力培養問題的探討

許燕

摘 要：計算思維引入中小學信息技術課程標準，這對信息技術教師的能力提出了更高的要求。在現有的課程條件下如何將計算思維的培養落實到高中信息技術課堂教學中，是一線教師必須面對的問題。本文從高中信息技術教學實踐出發，對課堂中如何培養學生的計算思維能力進行了探討。

關鍵詞：信息技術課堂 計算思維 能力培養

隨著新一輪課改的推進，計算思維被引入中小學信息技術課程標準中，這必將對中小學信息技術教學產生深遠的影響，推動中小學信息技術教學的變革。高中階段是培養學生思維能力的重要時期，如何將計算思維能力的培養落實到具體課程教學中，值得每一位高中信息技術教師研究、思考。[1]

一、背景分析

自2003年我國教育部頒發《普通高中技術課程標準（實驗）》以來，高中信息技術的教學一直以提升學生的信息素養作為課程的總目標，旨在培養學生運用信息技術解決問題的能力和信息技術思想方法，但在實際的教學過程中，對課程的設計與實施以及對課程內在價值的理解都還存在著目標模糊化、方法形式化、內容簡單化等方面的問題。教師往往只是模糊地理解課標的要求，將教學內容簡單化為具體的操作步驟，以知識點的傳授和軟件操作技能的訓練為目標，培養出一批考試成績優異，但毫無技術思想的“優秀”學生，從實際教學過程來看，這一類學生只是短時間內學會了某幾個軟件的使用，時間一長便會遺忘；但另一類信息學特長生卻剛好相反：他們通過信息學課程的學習，計算思維能力得到了很大的提升，他們在學習新事物時能夠將已有知識進行遷移，能運用獨特的思維方式高效、自主地學習。實際上，學生計算思維的培養，并不一定只能在程序設計課程中，在很多其他學科中，學生也能訓練到學科的思維方式。雖然目前的高中信息技術課程中已經蘊含了豐富的計算思維，但目前執行的高中信息技術課程并未將計算思維培養作為主要目標。正如教育部高中課程標準研制組專家李冬梅所說：“真正從學科價值、思維方式的角度去規劃設計課程，否則，即使開設了程序設計課程也達不到培養學生計算思維的目的。”[2]

二、概念界定

在2006年ACM（計算機科學協會）年會上，卡耐基梅隆大學周以真教授（Jeannette M.Wing）明確提出了計算思維的概念，他認為計算思維涵蓋了計算機科學領域中所采用的最廣泛的心理工具，是對問題解決、系統設計、人類行為理解的綜合能力反映。由此可見，計算思維是一種思維方法，采用抽象和分解的方式將具體的困難或問題闡釋成如何去求解，其本質是抽象和自動化。

基于此概念的理解，在高中信息技術教學中培養計算思維能力要考慮以下幾個方面：首先計算思維的培養不是一兩節課就能實現的，需要一個長期的過程訓練；其次按照怎樣的模式開展才能讓學生體驗問題求解的過程，以高效實現訓練目標值得探索；最后，現有課程的教學內容安排是否適合計算思維能力的提升。[3]

三、計算思維能力培養策略

1.重構課程內容，挖掘課程中的計算思維

學生在信息技術課程學習過程中，通過長時間的親身經歷和體驗，才能逐步形成獨特的信息技術學科思維方式；需要學生在每節課的學習中，都要經歷發現問題、提出問題、系統設計、運用學科思維解決問題的過程，因此，原有的知識點傳授和操作技能訓練的內容組織方式，以及分段式教學方式，都不利于學科思維的建立。

在現有教材情況下，對課程內容進行重組，也能挖掘出適合計算思維養成的教學內容。以粵教版必修《信息技術基礎》中 “信息資源管理”一章內容的教學為例，將原來的三節內容進行重新組織，設計出以“發現—體驗—抽象—自動化”為主線的系統探究過程，在實際教學中教師可以根據學校環境確定某個主題，引導學生經歷“發現問題、提出問題、利用學科思維方式解決問題”的探究過程——首先，以校本課程選修數據庫的建立為主題，通過對我校校本課程選修情況進行調查，了解校本課程的開設需要經過哪些環節（如：教師開設課程及要求的申報環節、學生了解有哪些課程可供選修、學生選課及限制等），從而發現現實世界中校本課程開設所遇到的困難。其次，將現實世界中的問題抽象成信息世界的問題，建立模型。抽象是精確表達問題和建模的方法，是計算思維的一個重要本質。如：教師開設課程及要求就可以抽象成課程名稱、負責老師、學生數等精確表達的信息。第三，逐步形成計算機世界中的數據問題，這體現了自動化的本質。自動化隱含著需要某類計算機（可以是機器或人，或兩者的組合）去解釋抽象。如：將抽象出的精確表達的信息以簡單的表結構去表達同類事物，并且建立表之間的關系。[4]

2.改變教學方法，落實到每一節課中

計算思維的培養需要進行長期的思維方式的訓練，是在對各種問題進行分析和解決的過程中鍛煉出來的。因此，以實踐和探究為主的教學方式更加有利于打破傳統教學中的思維定式，在教學過程中，教師以組織和導向為主，引導學生發現問題、提出問題、嘗試多種方式解決問題。

3.將計算思維遷移至真實的問題情境中

美國認知教育心理學家奧蘇貝爾曾提出：“一切有意義的學習必然包括遷移”。培養學生計算思維的最終目的就是期望學生將這種思維方式遷移至日常生活與學習之中。在教學中，單純說教式的知識傳授很難實現學生思維方式的遷移。為了促進計算思維的遷移，創設符合現實生活、隱含計算思想和方法的問題情境，引導學生經歷問題求解的過程，并遷移至真實的情境中，可以進一步完善思維方式。[5]

結語

計算思維不僅存在于計算機教學領域，在不久的將來，計算思維將成為信息化社會合格公民必須具備的素質，但是這種計算思維能力需要在中小學到大學學習過程中逐步形成和提升，需要一個長期的、有效的、系統的訓練過程，因此，作為信息技術教師，應該認識到自身的責任，積極主動地探索課堂教學中提升計算思維的可行辦法，激發學生的內在潛能，培養出信息化社會的合格公民。

參考文獻

[1]李鋒.計算思維：信息技術課程的一種內在價值[J].中國電化教育，總第319期，2013.8

[2]李冬梅.計算思維改變信息技術課程訪談錄[J].中國信息技術教育，2013.6

[3]董榮勝，古天龍.計算思維與計算機方法論[J] .計算機科學，2009，（1）

[4]王榮良.計算思維對中小學信息技術課程的影響初探[J] .中國教育技術裝備，2012，（27）

[5]李藝，鐘柏昌.重構信息技術課程從經驗選擇走向思想投射[J].電化教育研究，2015，（10）