基于高中程序課程的計算思維培養策略

李付云

摘要：目前，我國的計算思維大都體現在理論或理想層面上，未深入具體學科，更沒涉及具體專業和課程。本文在概述計算思維產生和發展的基礎上，分析了計算思維在高中程序課中的必要性及培養計算思維的策略。

關鍵詞：計算思維；高中程序課程；自主創新

一、計算思維的產生和發展

周以真在2006年首次提出計算思維“代表著一種普遍的認識和一類普適的技能”。她又于2010年給出進一步的定義：“計算思維是與形式化問題及其解決方案相關的一個思維過程，其解決問題的表示形式應該能有效地被信息處理代理執行。”

1.一些課程“框架”及“標準”制定。2007年美國教授Denning在“偉大的計算原理”概念分類上構建了一個教學框架，即“7個偉大的計算原理”。2011年CSTA研制的《K-12計算機科學教育標準》被作為表現性標準。2013年陳國良、董榮勝把計算思維表述體系框架的7個概念進行分層并都以“計算”為核心。2016年中國《普通高中信息技術課程標準（2016）》在學科核心素養部分提出包括“計算思維”的四個核心要素。

2.課程涉及領域。2007年在英國討論計算思維對所涉及哲學、物理、建筑和教育等課程的影響。2010年中國9所985院校聯合發布《九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》。2013年9月在英國討論課程“Computing”所包括的三個領域：數字素養、信息技術和計算機科學。2016年8月美國發布最新《K-12計算機科學標準（臨時）》，包括計算系統、算法與編程、計算的影響等在內的五大概念。2016年中國《普通高中信息技術課程標準》明確提出：在“編程實現方法等內容的基礎上”，對“一種程序設計語言編程實現”。

二、計算思維在高中程序課中的必要性

1.計算思維的內在價值。處于“形式運算階段”的高中生已進行抽象的邏輯思維和命題運算。學生經過“確定—分析—提出—方案—確定—方案”環節，思維會得到深層次發展。

2.自主創新的相互促進。計算思維是把實際問題轉化為數學問題，然后建模，設計新算法并解決更復雜問題的思維。這使得高中生能更好地創新思路，解決新問題。

3.高中程序課中的體現。對于高中程序課程中“算法與設計”的培養，教師因材施教，在不同編程方法的分類中，讓學生自主建立算法模型。

4.社會大背景的支持。利用現代信息技術進行“獲取、加工、分析、表達和反饋”已經是中學生的責任。國內外各領域對培養學生計算思維都給予政策、經濟及設備上的支持。

三、基于計算思維在高中程序教學中的現狀和不足

1.計算思維的研究不夠深。目前，我國的計算思維大都體現在理論或理想層面上，未深入到具體學科，更沒涉及具體專業和課程。

2.國家發展的步伐差異大。2010年美國計算機教師協會給出詳細標準，把與計算思維相對應的標準列為“理解算法”的基本概念，闡述用模擬方式去解決一個問題，能將“大問題”化為“小問題”等。我國借鑒并發展國外課程標準，但效果有待觀望。

3.教材編制不夠靈活。高中程序教學中，計算思維運用的教材編制不靈活，限制了教師的教學水平。在實際的教學過程中，教師可以根據自身能力改變環境和方式。

4.教師的教學情況不一。部分教師由于自身發展的愿望和自我定位較低，很難達到標準的程度，不能做到培養計算思維的教學。

四、在高中程序課中培養計算思維的實施策略

1.提高教師對計算思維的培養意識。包括程序在內的信息技術課對培養學生良好的思維方式有重要作用。學生不僅要學知識，還要學習如何學到并運用知識的這種建構思維。

2.教師要積極引導學生。思維的提升是逐漸培養的。對于“算法和程序設計”課程，教師不僅要給予學生經驗指導，更要關注對學生思維的挖掘。

3.鼓勵學生質疑和創新。教師重視學生的計算思維，更要看重學生的設計思維和批判思維，使其學會對知識進行創新和加工。

4.設計面向計算思維的高中程序課程。這是建立信息技術學科思維的表現。它能夠幫助教師在信息技術課上有針對地備課和講解信息技術知識，傳授解決問題的經驗，讓學生在分步驟和分層的知識上更好地學和練。

5.組織計算思維遷移的程序教學活動。2016年課標在學科核心素養部分明確提出包括計算思維在內的四個素養。比如，在用計算機設計模擬射擊游戲時，學生可以替換一下變量和情境，看能不能依然做好程序。通過這種組織計算思維遷移的程序教學活動，可以培養學生學習程序的興趣。

（指導教師：李巖）

參考文獻：

[1]謝忠新，曹楊璐.中小學信息技術學科學生計算思維培養的策略與方法[J].中國電化教育，2015（11）.

[2]鮑宇，孟凡榮，張艷群.“階梯式”引導的計算思維自主養成模式[J].電化教育研究，2015（6）.