在高中信息技術課中培養學生計算思維的有效方法探討

張超

摘要：核心素養要求學生掌握豐富的文化基礎，能夠獨立發展，具有社會參與的能力。在核心素養的指導下，高中信息技術教學應以學生能力的培養為指導，注重學生思維的訓練，特別是計算思維的訓練，通過自己的邏輯思維和主觀判斷，促進學生掌握計算思維，形成計算方法，提高計算精度，進而實現學生的全面發展。

關鍵詞：高中信息技術課;培養學生;計算思維

計算思維是學生眾多思維能力之一。學生可以通過信息的處理來擴展計算問題。他們可以通過定向、逆向、橫向、縱向和多向思維來分析信息，從而提高數據的計算能力。教師應運用不同的方法啟發學生的智慧，調動學生計算和比較的主動性，促進學生思維的個性，提高學生的思維能力。學生創新的計算方法和思路將促進學生主動的觀察和發現，總結分析中的規律，進而實現學生綜合素質的提高。

一.什么是計算思維

計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。具備計算思維的學生，在信息活動中能夠采用計算機可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據;通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案;總結利用計算機解決問題的過程和方法，并遷移到與之相關的其他問題解決中，從而提高學生的綜合素質。計算思維的培養是信息技術教育的重中之重，在大量地學習文獻、閱讀后，結合長期教學的經驗，我們發現信息技術課程中計算思維的培養存在以下現象：一是2006年提出了計算思維的概念，并在2016年9月發布的《中國學生發展核心素養》中將其納入高中信息技術核心素養，教育部正式印發《信息技術通用課程標準》后，許多一線教師正式接觸到計算思維是在《普通高中信息技術課程標準（2017年版）解讀》中。因此，對于大多數信息技術一線教師來說，計算思維是一個新的概念，探索和實踐才剛剛開始。其次，很多教師都是基于“算法與編程”模塊或Flash教學來探索培養計算思維的。《算法與程序設計》是高中信息技術的選修模塊，不是所有學生都能選擇的，flash不是學生必備的內容，因此很明顯不能滿足所有學生致力于此的計算思維培養的需要。第三，隨著人工智能和創客教育的快速發展，它們在培養學生計算思維能力方面的效果越來越顯著，但硬件要求相對較高，不能保證每個學生都能參與。

因此，如何使一線教師快速準確地掌握計算思維的概念，如何通過高中信息技術必修課（廣東版《信息技術基礎》）培養學生的計算思維，是高中信息技術教育亟待解決的問題。本文將對計算思維的概念進行分析，使教師更容易理解其本質，探索基于高中信息技術必修模塊培養學生計算思維能力的方法和策略，力求使計算思維的訓練基本化、程序化為一線教師提供實踐教學參考。

二.計算思維的辨析

2006年，中國計算機科學家周以真首次提出了“計算思維”的概念。她認為，計算思維就是運用計算機科學的思維方式和基本概念來解決問題和設計系統，以及人類行為理解等的一系列思維活動。之后，謝中信教授將計算思維的操作定義與國際教育協會和計算機科學教師協會結合在一起。計算思維是人類的思維，是人類解決問題的一種方式，是描述如何使用計算機解決問題的過程和方法。

編程可做為信息技術課的新發展方向，隨著這兩年美國STEAM教育在中國的流行，以及今年國務院普及中小學階段人工智能、編程教育規劃的發布，現在國內已經掀起學生學習編程的風潮。作為高中信息技術課堂，我們不能僅僅停留在編程上，我們要深入計算思維，從核心素養上去培養學生的核心素養。

三.如何在高中信息技術課上培養學生計算思維

從宏觀上看，結合適當的教學內容，可以采用游戲教學法、項目學習教學法和混合學習教學法，這樣可以有效地培養學生計算思維能力。從微觀角度看，我們可以精心設計課堂活動，培養計算思維的一個方面。

（一）運用宏觀教學策略培養計算思維。

游戲教學法。游戲教學是指教師在課堂教學中融入游戲思維和游戲機制。它的目的是讓學生在輕松、智能的環境中更加大膽地嘗試，把自己的思維和想象力向多個方向傳播。在游戲中，學生會不自覺地運用計算思維，從而實現對計算思維的訓練。比如，在EXCEL表格信息的處理和表達上，教師可以將各種數據處理從簡單到困難設置為游戲級，每一級都給予不同的分數和獎勵，最后得到的分數最多的就是勝利。學生不僅完成了學習任務，而且得到教師的肯定。通過總結和分析不同方法的優缺點，找出完成任務的最佳方法，從而培養學生運用計算機解決問題的思維方式。基于項目的學習。在認知信息資源管理部分，教材提供校本課程管理系統，作為學生項目學習的案例，通過讓學生體驗往數據庫中添加、修改、刪除、插入、統計等操作，以及體驗系統的共享性、信息檢索的效率、系統維護的方便，從而構建學生對數據庫管理信息資源相關知識。在項目研究過程中，學生會發現，通過網絡和計算機數據庫解決問題會變得高效快速。如何提高效率，提高資源利用率，實現資源共享，解決安全問題？學生思考并試圖解決這些問題的過程實際上是培養計算思維的過程。

（二）從微觀角度培養計算思維

所謂微觀觀點就是培養計算思維的某一方面的思維。計算思維包括算法思維、抽象、建模、歸約、分解、概括等多種思維方式。在教學中，我們可以根據教學目標和教學內容來設計課堂和課堂活動。例如：第四章第1節編制計算機程序解決問題，在讓學生體驗加密和解密程序時，要求學生先輸入程序，再運行出程序結果。部分學生只是在錄入程序時少打了一個逗號或者算式少了括號，或是在某一行的行尾少加了一個分號，就會造成程序大亂，還有學生在邏輯分析問題時忽略掉某種狀況，都會讓程序出錯。除錯，是每個寫程序的人必經的事，不論程序員還是初學者都沒有列外。所以，在學習寫程序除錯的過程中，是絕對無法得過且過的。教師要嚴格要求學生記牢基本語句格式和變量的類型、取值范圍，要學會讓孩子有著嚴謹的思維，避免當個差不多先生。

四.總結

關于計算思維的培養，教師的重要性已經很明顯，但可供參考的教學實踐案例卻很少。教師需要不斷地反思修改自己的教學設計，才能通過課堂活動真正培養學生的計算思維。此外，很難確定一種思維方式是否在改進，如何在教學中有效地培養學生的計算思維能力，這也是教師下一步需要關注的問題。

參考文獻

[1]任友群 黃榮懷《普通高中信息技術課程標準（2017年版）解讀》

[2]林偉.在高中信息技術課中培養學生計算思維的有效方法探討[J]，《新課程研究旬刊》2017.03

[3]郭飛翔.新課程核心素養知道下的高中信息技術教學中培養學生計算思維的有效方法[J].