高中信息技術(shù)教學(xué)面對(duì)計(jì)算思維實(shí)施的一些思考

張建鵬

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）確定了高中信息技術(shù)課程四大核心素養(yǎng)：信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任。計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，是發(fā)展學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維是高中信息技術(shù)課程非常重要的任務(wù)。計(jì)算思維源于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的研究，把計(jì)算思維引入到高中信息技術(shù)教學(xué)中來(lái)，對(duì)每一位信息技術(shù)教師來(lái)說(shuō)既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。面對(duì)進(jìn)行計(jì)算思維培養(yǎng)的教育教學(xué)，信息技術(shù)教師要做好充足的準(zhǔn)備。以下都是信息技術(shù)教師需要認(rèn)真思考的問(wèn)題。

● 思考一：如何正確理解計(jì)算思維？

什么是計(jì)算思維？這是首先要解決的問(wèn)題。對(duì)計(jì)算思維的理解，信息技術(shù)教師可先從經(jīng)典入手，再取眾家之長(zhǎng)。周以真教授認(rèn)為，“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)”。周以真列舉生活事例來(lái)方便人們對(duì)計(jì)算思維的理解，對(duì)計(jì)算思維的定義做了進(jìn)一步的闡述，并用計(jì)算思維的特征幫助我們正確地理解計(jì)算思維。

理清計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)概念，如算法、建模、迭代、遞歸、約簡(jiǎn)、嵌入等，將它們靈活地融入到教學(xué)設(shè)計(jì)當(dāng)中，形成知識(shí)與問(wèn)題的聯(lián)系，恰當(dāng)?shù)亟鉀Q問(wèn)題，這是發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的基礎(chǔ)。

抓住計(jì)算思維的本質(zhì)——抽象和自動(dòng)化。抽象是計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵，抽象一方面是把現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，提取必要的特征和屬性，另一方面是把數(shù)據(jù)還原到現(xiàn)實(shí)，是數(shù)字世界中處理問(wèn)題的重要手段。計(jì)算思維本身更多的是符號(hào)化，抽象是處理符號(hào)世界的重要思維。計(jì)算機(jī)處理過(guò)程是自動(dòng)完成的，抽象是手段，自動(dòng)化是結(jié)果，自動(dòng)化是計(jì)算機(jī)的根本特性，是計(jì)算思維的最終目的。

計(jì)算思維是一種思維，是人的思維。它是科學(xué)思維，遵循科學(xué)的方法，建立現(xiàn)實(shí)與計(jì)算之間的聯(lián)系，形成正確處理問(wèn)題的思維;它是邏輯思維，計(jì)算思維是從現(xiàn)實(shí)到抽象、從抽象到分解、從分解到建模再到自動(dòng)化處理問(wèn)題的過(guò)程，是組織符號(hào)世界關(guān)系的一種思維方式;它是算法思維，是在思考使用算法來(lái)解決問(wèn)題的方法，是計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題的重要策略;它是效率思維，計(jì)算思維的并行處理、約簡(jiǎn)、遞歸等都是高效處理問(wèn)題的一種思維方法，計(jì)算思維也是有效地處理問(wèn)題的一種思維方式;它是創(chuàng)新思維，計(jì)算思維是構(gòu)造解決問(wèn)題方案的思維方式，注重知識(shí)的遷移，更重視問(wèn)題的創(chuàng)造性解決;它是倫理思維，它會(huì)考慮處理問(wèn)題的利與弊，用人的思想構(gòu)造解決問(wèn)題的方案，有道德，有美學(xué)，更有人文情懷。

最后還是要回到課標(biāo)，課標(biāo)是實(shí)施教學(xué)的指針，給予教師明確的方向和有力的指導(dǎo)?！墩n標(biāo)》對(duì)計(jì)算思維的界定：計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。具備計(jì)算思維的學(xué)生，在信息活動(dòng)中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)，通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問(wèn)題的方案，總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法，并可遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題解決中。這句話道出了計(jì)算思維素養(yǎng)的內(nèi)涵，是實(shí)施計(jì)算思維培養(yǎng)的依據(jù)。正確地理解課標(biāo)是我們實(shí)施教學(xué)的關(guān)鍵，認(rèn)真研讀和分析課標(biāo)，更好地把握計(jì)算思維的概念與實(shí)施，這是我們聯(lián)系教材與學(xué)生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的根本。

● 思考二：為什么要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維？

時(shí)代的需要。在當(dāng)前的數(shù)字化時(shí)代，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、云計(jì)算等為核心的信息技術(shù)手段正融入社會(huì)，對(duì)人們生活、工作、社交等有著巨大的影響，人們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在享受著技術(shù)帶來(lái)的便利和好處，同時(shí)也要面對(duì)多樣的數(shù)據(jù)問(wèn)題。數(shù)據(jù)無(wú)處不在，大量數(shù)據(jù)的處理，不同環(huán)境下數(shù)據(jù)的變化、數(shù)據(jù)的組織等這些都是生存在這個(gè)時(shí)代的人們要面對(duì)的問(wèn)題。這些問(wèn)題需要一種技能和思維來(lái)應(yīng)對(duì)，這種技能和思維就是計(jì)算思維。

未來(lái)社會(huì)的需要。人們同時(shí)生存在現(xiàn)實(shí)社會(huì)和虛擬社會(huì)里，面對(duì)虛擬社會(huì)，計(jì)算思維成為每個(gè)人必備的技能，它不只是用來(lái)處理數(shù)據(jù)，更多的是人們對(duì)生活環(huán)境的理解，對(duì)技術(shù)使用的判斷與約束。

提升個(gè)人能力的需要。在當(dāng)今這個(gè)信息技術(shù)廣泛應(yīng)用的時(shí)代，處理問(wèn)題或多或少都與數(shù)字有關(guān)，合理地利用數(shù)字化工具處理問(wèn)題對(duì)于每個(gè)人來(lái)說(shuō)都非常重要。深層次地個(gè)性化處理現(xiàn)實(shí)與數(shù)字的關(guān)系，是提升個(gè)人能力的必要技能，面對(duì)未來(lái)AI世界個(gè)人必備的重要素養(yǎng)，需要發(fā)展個(gè)人的計(jì)算思維，它是提升個(gè)人信息素養(yǎng)的重要能力。

時(shí)代決定了人的思維方式，人的思維方式?jīng)Q定了人的處理問(wèn)題能力。無(wú)論是現(xiàn)在，還是未來(lái)，計(jì)算思維都是每個(gè)人必備的技能，決定著個(gè)人能力的水平，計(jì)算思維可以讓人們更好地理解這個(gè)世界。發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，就是要提升學(xué)生的信息處理能力，培養(yǎng)學(xué)生把計(jì)算思維轉(zhuǎn)換成為一種思維習(xí)慣，遇到可以用計(jì)算思維解決的問(wèn)題，可以毫無(wú)障礙地把計(jì)算思維轉(zhuǎn)換成解決問(wèn)題的能力，成為個(gè)人自身的基本能力。

● 思考三：什么樣的課程適合做計(jì)算思維教學(xué)？

《課標(biāo)》中對(duì)課程模塊做了簡(jiǎn)要的介紹，也指出了學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要點(diǎn)，如何把握好計(jì)算思維的培養(yǎng)，最終還是要落實(shí)到教學(xué)中來(lái)，我們要抓住能夠突出計(jì)算思維培養(yǎng)的課程，有的放矢。

最適合培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的課程很顯然是算法與程序設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)是算法與代碼實(shí)踐的綜合體現(xiàn)，程序設(shè)計(jì)不等于計(jì)算機(jī)科學(xué)，但是編程能夠把計(jì)算機(jī)的大部分基礎(chǔ)概念和思維方法體現(xiàn)出來(lái)，如基礎(chǔ)概念的教授、問(wèn)題的抽象與分解、模型的建立以及數(shù)據(jù)的組織等，都能在編程教學(xué)中體現(xiàn)出來(lái)。這是面對(duì)大部分學(xué)生和大多數(shù)環(huán)境都可以實(shí)施的。另外，綜合實(shí)踐課和競(jìng)賽課，如機(jī)器人課程、創(chuàng)客課程、科技創(chuàng)新課程，也都很適合計(jì)算思維的培養(yǎng)，這類課程對(duì)算法和編程的教學(xué)更為集中和深入，更有利于發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。

培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維并不是某一類課程和某一個(gè)模塊的事情，它可以隱含在任何教學(xué)中，需要我們?nèi)ネ诰?，深入研究教材，?lián)系實(shí)際，抓住任何一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的著眼點(diǎn)，讓計(jì)算思維的培養(yǎng)成為一種常態(tài)。

發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維不是某一門課程的任務(wù)，也不是一朝一夕的事情，它需要信息技術(shù)教師多琢磨、多思考，準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)教學(xué)方案，恰當(dāng)?shù)厝谌胗?jì)算思維。

● 思考四：實(shí)施中出現(xiàn)的問(wèn)題如何對(duì)待？

信息技術(shù)課程一直是副科，無(wú)論是基層學(xué)校，還是教學(xué)對(duì)象，都對(duì)其有不同程度的輕視。

信息技術(shù)教學(xué)要面對(duì)多種問(wèn)題，最為突出的就是課時(shí)問(wèn)題，很多學(xué)校并沒(méi)有按照要求開設(shè)足夠的課時(shí)，每周一課時(shí)是比較普遍的，這就使得要完成教學(xué)目標(biāo)，就必須壓縮課程內(nèi)容，從而導(dǎo)致教師所教的更多的是知識(shí)性內(nèi)容，缺少運(yùn)用和實(shí)踐。

學(xué)生面對(duì)信息技術(shù)課，更多的是興奮大于求知，存在多種心態(tài)，如放松、娛樂(lè)、玩游戲等。當(dāng)然也有學(xué)生想要學(xué)一些新的知識(shí)或課外知識(shí)，還有學(xué)生想學(xué)一些立竿見(jiàn)影的知識(shí)，或一些能展現(xiàn)高手風(fēng)范的技能。面對(duì)信息技術(shù)課，學(xué)生的需求是多樣的，這不利于課程系統(tǒng)的開展。

信息技術(shù)教師因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)課程的副科地位而存在不同程度的職業(yè)倦怠，很多還兼任各種職務(wù)，他們除了教學(xué)還有很多校務(wù)需要處理，這些都不利于教師的專業(yè)化成長(zhǎng)，成為信息技術(shù)課程發(fā)展與實(shí)施的阻礙。

那么，我們?nèi)绾蚊鎸?duì)存在的問(wèn)題呢？

首先，信息技術(shù)教師當(dāng)自強(qiáng)。無(wú)論面對(duì)什么樣的問(wèn)題，信息技術(shù)教師都要有自己的信念，要堅(jiān)守自己的職業(yè)操守，肩負(fù)起應(yīng)有的責(zé)任。面對(duì)新知，加強(qiáng)學(xué)習(xí);面對(duì)困難，想辦法克服。計(jì)算思維是每個(gè)人必備的重要素質(zhì)，想要讓學(xué)生得到全面的發(fā)展，信息技術(shù)教師應(yīng)該做出更多的努力，要完善自身，加強(qiáng)實(shí)踐。

其次，利用信息技術(shù)教師自身的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)多種培養(yǎng)途徑。現(xiàn)在的學(xué)習(xí)方式和途徑很廣泛，作為信息技術(shù)教師，我們可以發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，開闊思路，開拓多種教學(xué)途徑，如開設(shè)學(xué)習(xí)空間、微課教學(xué)、興趣論壇等，把課內(nèi)與課外活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，盡可能地拓展學(xué)習(xí)空間，解決教學(xué)資源與學(xué)生興趣的問(wèn)題。

最后，希望基層學(xué)校能夠給予信息技術(shù)教學(xué)足夠的重視。國(guó)家花費(fèi)大量的人力、物力開發(fā)和制定課程體系，其目的就是要更好地為指導(dǎo)教學(xué)服務(wù)，希望基層學(xué)校能夠給信息技術(shù)教師足夠的空間和資源，為我們的信息技術(shù)教育能夠開花結(jié)果助力。

● 思考五：怎么面對(duì)計(jì)算思維教學(xué)的實(shí)施？

擺正心態(tài)。面對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)，要循序漸進(jìn)，沒(méi)有任何事情是可以一蹴而就的，不要操之過(guò)急。對(duì)于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)，大家都是在積累經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，但問(wèn)題只要得到逐步解決，就會(huì)有效果，就會(huì)有進(jìn)步。

專研學(xué)習(xí)。信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，信息技術(shù)教師要不斷學(xué)習(xí)，與時(shí)俱進(jìn)，加強(qiáng)自身素養(yǎng)建設(shè)，先把計(jì)算思維融入自身，運(yùn)用到工作、生活中去，為教學(xué)做好充足的準(zhǔn)備。信息技術(shù)教師在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，還要專研教學(xué)理論、教學(xué)策略、教學(xué)方法，研究教學(xué)對(duì)象，科學(xué)合理地處理教育教學(xué)，這樣才能快速地把計(jì)算思維融入到信息技術(shù)教學(xué)中去。

專家引領(lǐng)。專家對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行了大量的研究，他們?cè)谟?jì)算思維方面有更高、更深的見(jiàn)解。請(qǐng)專家來(lái)做指導(dǎo)、多聽(tīng)聽(tīng)專家的講座，是幫助信息技術(shù)教師快速成長(zhǎng)的捷徑。信息技術(shù)教師在實(shí)施計(jì)算思維培養(yǎng)的過(guò)程中，必然會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，希望社會(huì)能夠?qū)捜莸乜创@些問(wèn)題，希望專家能夠給予更多的理解和指導(dǎo)。

集思廣益。發(fā)揮群體優(yōu)勢(shì)，可以把校內(nèi)、區(qū)域內(nèi)的高中信息技術(shù)教師集中起來(lái)，共同探討，可以先統(tǒng)一思想，再個(gè)人發(fā)揮，形成有利于教學(xué)實(shí)施的方案和策略，共享教學(xué)資源和教學(xué)成果。

加強(qiáng)反思。反思是提高教學(xué)的有效途徑，對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)和問(wèn)題，都要認(rèn)真思考，發(fā)揮優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)錯(cuò)誤，克服不足，這樣經(jīng)過(guò)反復(fù)磨礪，必定能夠形成有效的教學(xué)。

對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)，勢(shì)在必行。時(shí)代在發(fā)展，發(fā)展計(jì)算思維，運(yùn)用計(jì)算思維處理問(wèn)題成為個(gè)人的一種本能。提升學(xué)生處理信息的能力，是我們每一位信息技術(shù)教師的責(zé)任。