淺談中學信息技術學科中計算思維能力的培養

劉莉

摘? ?要：本文首先介紹了計算思維的概念， 然后結合中學信息技術課程的特點，采用多樣化的課堂教學，重視加強學生的算法程序設計和編程能力， 信息技術與學科課程合理整合三方面給出了中學信息技術學科中計算思維能力培養的有效方法，為該學科中計算思維能力的培養提供相應參考。

關鍵詞：中學信息技術學科;計算思維;程序設計;課堂教學

新一輪課改提出我國基礎教育的總目標是“發展學生核心素養”。具體到每個學科就是“發展學科核心素養”。信息技術學科的核心素養包括四個方面：“信息意識”、“計算思維”、“數字化學習”和“信息責任”。計算思維是人類三大科學思維方式之一，計算思維簡單地講，是指運用計算機科學的基礎概念，進行分析并解決問題、設計程序、理解人類行為等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維方式[ 1 ]，所以計算思維的培養在信息技術學科教學中顯得非常重要。如何在課程的實施過程中有效培養學生的計算思維能力，筆者通過多年的中學信息技術教學經驗的積累，結合這門課程的特點提出了可以從以下三個方面來多方位、有效、全面地培養學生的計算思維能力。

1? 采用多樣化的課堂教學，多方位提升學生的計算思維能力

在信息技術課程中，老師可以用很多方法提高學生的計算思維能力。多樣化的課堂教學不僅可以讓學生學會操作系統內的各種基本軟件的使用，而且可以了解由計算設備、人和信息組成的計算機系統的大致原理。通過多樣化的課堂教學培養學生計算、邏輯、推理和設計能力，讓學生自主創作各種信息作品，提高學生運用計算思維解決問題的能力。

在中學信息技術課教學活動設計中，教師可以從分解問題、關注點分離的思維、算法化思維、啟發式推理遞歸、抽象、自動化、優化處理、可視化表達以及模塊化規劃等一個或多個方面來培養學生的計算思維能力。例如：在中學信息技術課程《Scratch編程——游戲的設計》的教學過程中，學生進行模仿設計，嘗試創作前往要設計動畫的腳本及弄清程序運行的先后順序，在交流互動、完善修改程序時，通過運行程序，可以找出錯誤代碼，找出錯誤的原因，調整后再運行，觀察結果直到滿意。這一過程就培養了學生推理判斷及優化處理的能力。

還有從《計算機硬件組成》一課的教學過程中，我們可以看得出，如果課堂教學時，教師把一些廢舊計算機交給學生們自行拆卸再拼裝，并且讓學生們自學，分組討論，再讓他們講出計算機各個硬件的名稱、位置和性能，信息的存儲、輸入和輸出的過程及信息容量存儲單位及換算，從而掌握本課的內容。這樣的教學過程比教師邊播放圖片邊照本宣科，更能幫助學生思考和分析問題，學生在真實的情境中體驗與實踐，促進了他們計算思維的有效遷移。

2? 教學中重視算法程序設計，有效提升學生的計算思維能力

通過學習計算機程序設計，可以讓學生很好地體驗算法思想。但是程序設計的內容在中學信息技術課中章節篇幅較少，各校一般用興趣小組或校本課程的形式開展教學，供特長生學習。長期以來， 不少學校教師和家長對科目關注不夠，認為信息技術課只要掌握基本的計算機操作能力即可，不是高、中考科目，導致該課程地位低下。學生更愿意把時間花在學習主要科目上面，不重視信息技術課程，對信息技術課程的學習積極性不高，教師在教學過程中簡單教學，常常忽略了對學生計算思維的培養。

信息時代，隨著計算機技術的飛速發展，信息技術對人類社會經濟、文化和生活的影響日益顯著。我們的世界也在朝著數字化、智能化和程序化方向發展。移動支付、智能家居、人臉識別等都讓人們的生活更加快捷、方便。互聯網、大數據、云計算、人工智能、機器學習、深度學習這些關鍵技術的快速發展，大家渴望了解更多，更希望通過學習利用這些技術來創新。有了這些需求，人們更加需要深入透徹地了解信息技術，也就是說，他們對計算機邏輯要有更深入和直觀的理解，具備計算思維。所以，更多的人們開始愿意接受“從小學習編程”這一理念。信息技術教師可以用自己獨特的教學方法，開展編程教學、創客教學等有趣的教學活動，培養學生對信息技術課程的學習興趣，同時在有趣的活動和教學中豐富學生的閱歷，增強學生的動手能力，提升學生的計算思維能力。

自2001年中國首次成功舉辦“青少年機器人大賽”以來，這項一年一度的活動使中小學生對機器人充滿好奇心，也讓他們在動腦的同時對所學知識有所實踐。在比賽過程中，學生需要為了完成指定任務對機器人進行組裝、嘗試編制程序、利用編制出的程序對機器人進行簡單的操作。這正是考察學生計算思維能力的一個過程。這種活動不僅讓學生對信息技術更加感興趣，同時也提高了學生的動手能力和團隊協作能力。如果想要中小學生擁有更強的計算思維能力，把機器人項目中設計和開發時使用的計算機編程語言的學習納入信息技術必修課內容顯得尤為重要。現在，為了更好地落實并培養中學生的計算思維，很多省市已經把VB、Python等語言編程的學習歸入中學甚至小學信息技術課程，因此利用VB、Python等編程語言進入課堂的契機，深入探索有效的模式和方法，培養學生的計算思維，也將起到非常重要的作用。

總之，在中學信息技術課程中積極開展計算機程序等有關內容的教學，可以加強學生的編程能力，促進學生的計算思維發展，為學生將來從事現代科學研究和工程實踐打下堅實的基礎。

3? 合理整合信息技術與學科課程，全面提升學生的計算思維能力

《福建省義務教育課程實施計劃（試行）》將信息技術課程歸入綜合實踐活動課程。實施計劃要求學生通過運用知識、交流與合作，提高收集和處理信息、綜合解決問題的能力，增強社會責任感，通過個人實踐逐步形成創新精神和實踐能力。

由此觀之，不僅可以在計算機編程這種信息技術課程中實現它與學科課程的完美融合，還應該多與語言、藝術、數學等其他學科課程合理整合來全面提升學生的計算思維能力。例如：在學習《多媒體作品的制作》這一單元內容的時候，整個單元可以設計以學生的春游活動為主題，圍繞這一主題，利用信息技術課中學習的PowerPoint、PhotoShop等軟件創作作品。在設計初期可以利用手繪思維導圖設計作品的大綱，教會學生軟件的基本操作，然后讓學生自行創作。學生在創作過程中會遇到如作品背景顏色如何搭配、作品圖文的排版方式、作品配樂的選擇等等諸多問題，這些問題的解決必須具備語文、美術、音樂等方面的知識。問題的解決是從意識到方法再到能力的過程，是一個循序漸進的過程，學生在完成既定任務的同時，也明白了隱含的原理，培養了學生對知識的轉化、應用和計算思維能力。

在《Scratch編程——一氣呵成畫五環》一課的教學設計中，教師將信息技術課與數學課融合。從數學中等邊三角形的畫法說起，讓學生理解圖形的一邊繞頂點旋轉一定的角度后變成另外一條邊，然后再引導學生從正方形到正六邊形的畫法中找規律，歸納出正N邊形的畫法，最后讓學生嘗試推理出圓形的畫法。最終回歸到Scratch中求解畫圓程序的過程就是由問題引發思維、由思維產生算法、由算法形成程序的過程。當學生編好程序后，教師可以鼓勵學生用數列和變量優化程序，這就是計算思維的優化過程，全面地激發了學生的潛力和創造力。

簡而言之，把看起來復雜的問題進行重新詮釋，描述成為一個我們知道怎樣去解決的問題就是計算思維。它跟閱讀、寫作和算術一樣逐漸成為人們基礎的、普遍的、適用的基本能力。在現代社會，想要成為在許多的競爭者中脫穎而出的創新型人才，具有計算思維是必備的條件之一。新思想、新方法、新研究成果層出不窮的時代，讓人類更加注重計算思維的培養。國家只有擁有更多的創新型人才，才能使我們國家的自然科學與工程、社會經濟與技術得到更好的發展。只有增強計算思維，才能在工程領域和世界自然科學中占得一席之地。隨著社會的發展，越來越多的學校也開始推崇學生計算思維的培養。

從中學信息技術課程學科的核心素養可以看出，要提高學生的信息意識、信息責任感和數字化學習能力，必須要培養學生的計算思維能力。我們信息技術教師要在教學活動中重視這種能力的培養，積極探索和挖掘學科教學中有利于學生計算思維提升的內容、方法和策略，為我國培養創新型人才貢獻力量。

參考文獻：

[1]王鴻.淺談初中信息技術學科中計算思維的培養[J].科技視界，2018（6）.