初探高中生計算思維的培養路徑

趙冰心

【摘? 要】隨著國際上對計算思維的重視，我國2018年高中信息技術新課標以核心素養形式將其列入其中，可見計算思維的重要性。為了培養高中生計算思維能力，教師要提升自身的業務水平，積極創設教學情境，激發學生學習計算思維的興趣，認真開展程序設計教學，促進學生對計算的認識和理解，課后鼓勵學生在實踐中多鍛煉和運用計算思維，以實踐檢驗自身計算思維水平。

【關鍵詞】信息技術;計算思維;培養路徑

在2018年新一輪課改中，“計算思維”首次以核心素養的形式出現在高中信息技術課標中，并成為信息技術教師熱議的話題之一。當前，隨著信息技術與人們生活的高度融合，“計算思維”已從計算機領域中的一個概念而日漸成為人們適應當前社會發展所需要的一種關鍵能力和素養。因此，在高中信息技術教學中培養學生具備計算思維將成為信息教學的新趨勢。鑒于此，筆者將在闡述“計算思維”涵義的基礎上，簡要介紹本人在培養高中生計算思維方面所采取的舉措。

一、計算思維為何能引起較大反響

一直以來，人類都在運用計算思維解決生產、生活問題，尤其是在算盤、計算器、計算機及云計算等技術中更是得到了充分地體現。雖然在2003版的《普通高中技術課程標準（實驗）》中提出高中信息技術課程的主要目標是提升學生信息素養，但實際結果卻是：高中信息技術課堂成為培養學生計算機操作技能的培訓班，在信息技術課堂上學生往往“只見技術不見人”。因此，當計算思維出現并以核心素養列入2018年新課標中時，立刻得到了廣大教師的認可，并在教師中間迅速傳播、討論。廣大一線教師對計算思維的重視，充分說明教師急切希望擺脫以往繁瑣的技能操作訓練，而轉為培養利用計算機解決問題的思維能力，從而實現信息技術課程的回歸和更好地促進學生的發展。

二、什么是計算思維

首次將計算思維作為一個概念提出的，是美國卡內基·梅隆大學的周以真教授，她認為：“計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、人類行為理解等的一系列思維活動。”我們從周教授關于計算思維的概念可以得出：計算思維并非專屬于計算機科學家，而是應該屬于每個人，并且每位學生都應該通過信息課程的學習而具備計算思維這種能力。在本次新課標中，是這樣描述計算思維的：“計算思維是學生個體在運用計算機科學領域的思想方法形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。”因此，計算思維不等同于計算機思維，也不以學生是否使用了計算機解決問題來衡量學生是否運用了計算思維。

例如學生利用百度地圖導航去一個陌生地方時，在學生輸入終點名稱后，軟件會自動根據當前位置及交通工具生成路線，那么這個解決問題的過程中雖然運用了計算機，卻并沒有體現出計算思維的運用，這只能體現出學生掌握了計算機軟件的使用方法，說明學生的信息素養水平較高。如果存在這樣的一個問題：在給定的100個數字中，某個數字出現了偶數次，其余均出現了奇數次，請找出出現偶數次的數字。針對該問題，若學生能夠利用程序設計的方法尋找答案，那么就是運用了計算思維來解決問題。

所以，具備計算思維的學生能夠采用計算機可以處理的方式來判斷、分析問題，建立問題的結構模型，然后合理組織有關的數據，運用一定的算法，最終形成解決問題的方案。學生一旦形成計算思維，往往也能夠將解決某個問題的過程與方法，遷移至類似的問題解決之中。

三、如何在高中信息技術教學中培養學生的計算思維

1.教師加強業務學習，明確計算思維的教學目標

在高中信息技術教學中對學生進行計算思維的教學時，教師首先要加強業務學習，明確計算思維的教學目標，唯有抓住教學目標這一抓手，我們才能針對教學目標開展相應的教學活動和評價活動。當前，美國麻省理工學院Scractch研究小組將計算思維分為三個層次：計算思維、計算實踐和計算觀念，而我們普通高中的教學目標一般也是分為三個層次：知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀。筆者認為這兩種分法具有殊途同歸之妙，其中知識與技能對應計算概念目標，過程與方法對應計算實踐目標，情感態度與價值觀對應計算觀念目標。從認識到方法再到能力，這是一個逐漸提升、層層遞進的過程，我們只有借助具有一定針對性的課堂教學活動才能將學生培養成為具有一定計算思維的人，從而最終達成計算思維的教學目標。

2.積極創設問題情境，激發學生學習計算思維的興趣

培養學生計算思維的關鍵是要將計算思維與有關案例有機融合在一起，而創設問題情境激發學生興趣，則不失為一種較好途徑。例如在引導學生學習“表格信息的加工與表達”時，我們可以結合學校每學期文明班級評比活動開展教學活動，讓每位學生都參與到具體數據的采集、分析和計算過程，從而提升學生發現問題、分析和解決問題的能力，增強計算思維水平。又如在教學生制作Flash動畫時，我們可以讓學生通過Flash動畫的形式向人們展示向日葵的生長過程，從而既讓學生在此過程中認識到向日葵的數學之美——即黃金分割在自然界中的體現，又讓學生在制作過程中學會運用計算思維來抽象對象、數字建模等，最終實現訓練學生計算思維和發展學生計算思維的目的。

3.借助程序設計案例，促進學生對計算思維的理解

國際上對計算思維的熱烈討論，促進了中國信息技術教師對計算思維培養價值的重視和反思。在以往的教學中，不少人質疑是否有必要在高中階段開設程序設計這門課程。現在通過對計算思維的思考、討論和研究，我們已經為程序設計找到了理論支撐，即為了培養和提升學生的計算思維而開展程序設計教學。當然，培養學生的計算思維不一定非要通過程序設計教學活動，但不可否認的是，通過程序設計教學活動來培養和提升學生的計算思維是非常重要的一個路徑。例如，通過程序設計教學活動，我們能夠讓學生理解有關的計算概念和方法，如抽象、遞歸等，從而引導學生對生活中的問題進行抽象，再通過設計相應的算法、流程圖等，提升學生的計算思維。如通過讓學生設計程序解決漢諾塔問題，就可以理解計算思維中常用的遞歸方法。

4.鼓勵學生多練習，在實踐中鍛煉計算思維能力

陸游云：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”這句話揭示了做學問不能僅僅掌握書本上的知識，還要善于實踐。筆者以為，該詩句蘊含的哲理同樣適用于培養學生計算思維這件事。我們在培養和提升學生的計算思維時，除了在課堂上讓學生學習計算思維的理論和操作外，還應鼓勵他們運用課堂上所學的知識技能與思想方法來解決生活中的實際問題，從而在實踐中不斷磨煉學生的計算思維。如我校每周都會舉行班級衛生評比活動，負責打分的是各班衛生委員，在計算有效得分時，往往需要扣除得分中的最高分和最低分，然后再取其它分值的平均分。如果這個過程全部由人工完成，往往效率較低且容易出錯，那么，我們就可以鼓勵學生編寫相應的程序使這一問題得到有效解決。首先是界定問題，明確解決問題的關鍵，其次是學會數學建模，設計算法流程圖，最后是編寫程序，并加以調試和驗證。通過這一實踐過程，我們可以看到學生的計算思維是得到了充分地鍛煉和提升的，因此，我們應堅持讓學生由課堂回歸生活。

四、結束語

總而言之，計算思維在育人方面具有特殊的地位和作用，我們在高中信息技術教學中一定要重視計算思維的培養，同時要加大教學探索，走出一條適合計算思維培養的新路子，從而不斷提升學生的計算思維，讓計算思維之花綻放光彩！

【參考文獻】

[1]馮士海.點燃高中信息技術課堂計算思維的火花[J].中小學信息技術教育，2018，12

[2]洪嘉毅.信息技術學科的計算思維能力培養[J].福建電腦，2019，06

（安徽省界首中學，安徽 阜陽 236500）