新課標背景下信息技術教學中的計算思維培養

鐘玲

摘要：國家教育部2020年版《中等職業學校信息技術課程標準》的發布實施標志著新一輪以計算思維培養為核心的信息技術課程教學改革勢在必行。本文通過闡述計算思維的基本內涵，分析了新課程標準實施下信息技術教學的新變化，指出計算思維是信息技術教學的核心任務，并提供了在信息技術課程一線教學中有效培養學生計算思維的教學實踐案例，以期為教育同行提供有效參考。

關鍵詞：計算思維;信息技術教學;課程標準;核心素養;教學實踐

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）04-0085-02

隨著我國以云計算、大數據、物聯網、5G等為核心的前沿信息技術的突破和發展，信息技術與產業深度融合對信息技術教育提出了新要求、新挑戰。國家教育部于2019年10月印發《中等職業學校公共基礎課程方案》，方案中規定中等職業學校公共基礎課分為必修課程、限定選修課程和任意選修課程，信息技術與思政、語文、歷史、數學、外語、體育與健康、藝術，物理、化學等10門課程為公共基礎必修課。2020年1月20日，國家教育部發布了信息技術、數學、體育與健康、物理、化學等5門公共基礎必修課的《中等職業學校課程標準》（以下簡稱“2020年版新課標”“新課標”），新一輪以計算思維培養為核心的信息技術課程教學改革已掀開序幕。

1 新課標明確：計算思維是信息技術教學的核心素養

1.1 計算思維的概念

美國卡內基·梅隆大學計算機系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授提出：計算思維（Computational?Thinking）是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解的思維活動⑴。計算思維的本質是抽象和自動化，是數學思維、邏輯思維和工程思維的綜合。

1.2 新課標界定的計算思維核心概念

2020年版新課標指出：計算思維是指個體運用信息技術的思想方法，在分析處理信息、解決問題過程中產生的一系列思維活動。具有計算思維的學生，能夠運用所學知識和技能， 采用信息技術可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立模型、組織數據;善于運用信息技術工具和信息資源，形成職業崗位與生活情境中的解決方案;總結信息技術應用的方法與技巧，遷移運用到相關問題的解決過程中。

1.3 計算思維是信息技術教學的核心任務

2020年版新課標將計算思維與信息意識、數字化學習與創新、信息社會責任一起明確列為中職信息技術教學的四個核心素養。四者相輔相成、相互滲透、辯證統一，其中計算思維是信息技術課程最本質的特征和最核心的解決問題方法，處于核心地位。教師通過信息技術課程在培養計算思維過程中使學生逐步建立和提高信息意識、承擔信息社會責任的能力，計算思維能力也是學生進行數字化學習和創新能力的基礎。

2 新課標實施下信息技術教學的新變化

2.1 計算思維在信息技術課程中的內容體現

2020年版新課標將課程名稱由《計算機應用基礎》修改為《信息技術》，在原有課程內容的基礎上增加了“程序設計入門”“信息安全基礎”和“人工智能初步”三個部分，在基礎模塊的基礎上增加了拓展模塊的課程內容。新課標基于中職學生的認知水平，使信息技術課的教學內容具有足夠的計算思維內涵，順應計算思維的發展規律，符合思維教育原則。

2.2 新課標的實施對教師知識能力提出更高要求

新課標實施下，信息技術教學要通過多樣化的教學形式培養中職學生運用信息技術技能進行獨立思考和主動探究的能力，不斷強化學生認知、合作、創新能力，為其職業能力的提升奠定基礎。新課標帶來的新一輪信息技術課程的教學改革勢在必行，教師需要主動更新專業知識和提升計算思維教學能力。

2.3 教師應主動轉變觀念走出計算思維認識誤區

1） 教師要有對學生進行計算思維培養的主動意識

①教師要充分意識到計算思維培養對學生能力提升的重要性。②教師要主動掌握計算思維理論和計算思維方法，提高自身計算思維能力。③教師要從以往教學中無意識的計算思維訓練轉變為有意識的、主動的基于計算思維培養的教學行為。

2） 計算思維培養的主體是學生而非計算機

計算思維是人的思維能力，計算機提供計算技術幫助人實施其思維能力。傳統的中職信息技術教學往往片面將計算機的應用能力視作計算思維能力，注重于讓學生學習信息技術本身，而不注重培養學生計算思維。很多學生通過課程學習考到了NCRE計算機等級證書，但往往只停留于機械地根據考試題目使用計算機而欠缺在實際生活和工作中靈活應用所學知識解決實際問題的能力，更談不上具備應用開發能力和創新能力。新課標實施下，教師在信息技術課程教學設計時應將學生作為計算思維培養的中心和主體，不僅要注重理論知識、技術方法的教學，更要把對學生的計算思維意識、計算思維方法和計算思維能力的培養作為信息技術教學的重中之重。

3） 計算思維的培養應面向全體學生

2020版新課標將信息技術與思政、語文、歷史、數學、外語等10門課程列為公共基礎必修課，信息技術課程中的計算思維作為一種思維方式，同樣具有“公共”“基礎”“必修”的特點，計算思維的培養應面向于全體學生而不應像訓練技能比賽選手那樣僅針對少數特長生個體。

計算思維與閱讀、書寫和算術一樣，是人的一種分析問題和解決問題的能力，對這種能力的培養應面向全體學生而非部分優秀學生。

4） 計算思維包括但不等同于算法思維

計算思維可以被分解為一系列的思維活動，包括分解、模式識別、抽象、算法思維、評估、遷移等思維活動。言及計算思維，容易使人首先聯想到編程教學。新課標下的信息技術課程中也的確增加了“程序設計入門”的課程內容，但教師應認識到計算思維包括但不等同于程序設計中的算法思維，計算思維的培養貫穿和體現于整個信息技術課程內容的各個模塊之中。

3 新課標實施下計算思維訓練在信息技術課程中的教學實踐

2020年3月，國家教育部中等職業學校信息技術課程標準研制組組長、北京交通大學博士生導師徐維祥教授采用在線視頻形式對全國各省市職教負責同志及骨干教師進行了信息技術新課標培訓，2020版新課標在全國范圍內開始實施。筆者參加了培訓后在信息技術課程的一線教學中基于計算思維培養進行了教學實踐。

3.1 案例1 借助思維導圖使計算思維可視化

在“計算機系統”知識點的教學中，教師結合學生所在專業（汽車整車配件與營銷）讓學生思考：要解決“開車上路”的問題（界定問題），需要什么條件？學生認為：條件一“有車”、條件二“會駕駛”（抽象特征）。教師繼續提問：這兩個條件的關系是什么？引導學生表述“有車但不會駕駛、會駕駛但沒有車，都不能讓汽車開動起來”“有車、有駕駛技術和交通法規知識才能開動汽車”（建立模型）。接著教師將計算機硬件類比為汽車，將計算機軟件類比為駕駛汽車的技術（類比分析法），引導學生表述計算機硬件與軟件的關系。學生思考后得出，“只有硬件沒有軟件、只有軟件沒有硬件，都不能讓計算機開機運轉起來”（邏輯化組織數據）、“和開動汽車一樣，要讓計算機工作，必須要同時有硬件和軟件”（遷移運用），從而理解了“一個完整的計算機系統由硬件系統和軟件系統兩部分組成”的知識，并自然而然地畫出了“計算機系統”概念的思維導圖（形成解決方案）。

3.2 案例2 通過項目任務滲透計算思維教育

在Excel電子表格中的“Rank（）函數”知識點的教學中，教師制作了微課視頻，學生課前觀看以后對Rank（）函數的功能、結構有了初步的知識準備，課上教師結合每年的學校運動會，提出項目任務要求：統計運動會各班比分排名（界定問題）。教師將全系各班參加的所有運動項目、得分等數據提供給學生，由學生根據數據建立一張Excel “運動會比賽得分表”（組織數據）。學生在教師引導下，經過討論確定了：

1）? 手工排名工作煩瑣、耗時長且容易發生錯誤，應當借助計算機來完成，運用Excel中的Rank（）函數可以解決排名的問題（建立模型）;

2） 排名函數Rank（）的結構是Rank（數值 ， 數據范圍 ， 排名順序） ，其間需要確定三個參數（問題分解）;

3）參數一 “數值”是各班的總比分，參數二“數據范圍”是所有班級的總比分（數據），參數三 “排名順序"應是由高到低“降序”（抽象特征）;

4） 允許出現因得分相同而發生并列排名的情況（數據冗余性）;

5） 第一步用項目得分乘以項目分值再求和的公式求出“數值”，第二步選取“數據范圍”，第三步將“排名順序”設為0（算法設計）;

6） 當數據表中各班得分隨著比賽項目的進行而發生改變時，排名會自動發生改變（自動化）。

學生通過上機實踐，發現要通過復制公式實現自動化計算排名的計算，必須通過絕對地址引用使“數據范圍”固定不變（舊知識的遷移運用），從而補充了算法設計的第四步將“數據范圍”用F4設置為絕對地址并向下填充公式（形成解決方案）。

4 結束語

人的三大思維由實驗思維、理論思維、計算思維構成，計算思維培養的重要性不言而喻。國家教育部2020年版《中等職業學校信息技術課程標準》的發布實施標志著新一輪以計算思維培養為核心的信息技術課程教學改革勢在必行。新課標的實施將逐步扭轉中職信息技術教育重理論、重應用、重考證，輕思維能力培養、輕信息化與專業化融合能力培養的現狀，對于中職學生計算思維能力的培養有著重要的指導和引領作用。

通過計算思維培養幫助學生能利用計算思維和計算機工具去分析解決專業學習中遇到的問題，幫助學生在數字化學習與創新過程中培養獨立思考和主動探究能力，從而不斷強化認知、合作、創新能力，為職業能力的提升奠定基礎，是在信息技術教學實踐過程中需要不斷積極思考和研究的課題。

參考文獻：

[1] Jeannette M.Wing.Computational Thinking [J].Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[2] 王榮良.計算思維與計算機學科知識關系分析[J].中國信息技術教育，2018.

[3] 杜傳虎.面向計算思維的高校計算機基礎課程教學改革研究[J].信息記錄材料，2018，19（11）：176-177.

【通聯編輯：朱寶貴】