基于高中信息技術核心素養下的計算思維能力的培養策略

張恒相

摘要：高中信息技術課程非常重視培養核心學科素養范圍內的計算思維，但高中信息技術課程的大部分教育內容都注重語法規則和示例在編程中的應用，計算思維是一個用計算機概念定義問題、從計算機角度思考問題、用計算機方法解決問題的思維過程，探索知識轉移后解決類似問題的規律，它是高中信息技術學科核心素養的重要組成部分。當前，新課程改革不斷推進，中小學信息技術課程標準引入了計算思想，對中小學信息技術教學產生了非常全面的影響，同時也推動中小學信息技術教育的改革。

關鍵詞：高中信息;計算思維;核心素養

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

引言：計算思維是由周以真教授定義的，他曾擔任卡內基梅隆大學計算機科學系主任和美國基金會計算機科學與工程系主任，其概念文章是于2006年發表在權威的美國計算雜志ACM上的。計算思維是利用計算機科學的基本概念來解決問題、設計系統和理解人類行為，計算思維的本質是抽象和自動化。正如每個人都有判斷是非、讀寫單詞和執行算術運算的能力一樣，計算思維也是每個人都應該具備的基本思維能力。高中階段的學生是培養學生思維能力的重要時期，如何在教學過程中實現計算機思維能力培養是每一位高中信息技術教師需要思考和研究的。

一、目前高中教學中計算思維能力培養面臨的問題

1、目前教材的現狀

教育科學出版社必修《信息技術基礎》課程第三章第二節中的內容是關于編程和處理信息的，通過學習使用VB編程語言繪制函數圖像的示例，學生可以首先理解程序的代碼和實現程序的主要過程，同時感受使用計算機程序解決問題的獨特魅力。教育科學出版社的選修教材《算法與編程》介紹了如何利用計算機解決問題，同時也介紹了VB編程語言的工具和語法，以及分析法、窮舉法、搜索算法、排序算法和遞歸算法程序的執行，并介紹了程序的設計思想和方法以及軟件開發的基本過程[1]。

2、陳舊的教學方式

想要打破傳統的思維定勢，培養一定的計算思維，在教學中可以采用模仿的方式。一些經典的方法和思想具有先入為主的優勢，解決問題的方法有很多。在教學過程中，我們需要運用實例總結的方法來拓展學生的思路，同時需要注重實踐，讓學生在實踐中學習提煉和抽象，讓學生有機會運用現有技能和知識解決未知問題。開展一系列的教學活動后，更有利于培養計算思維能力。在教學過程中應采用多種方法，例如一些特殊的教學平臺可以用于研究性學習，以培養學生的計算思維能力。

3、對思維能力培養的不足

高中信息技術必修課的編程過程只提供編程體驗的魅力，因課時的影響而不能擴展編程內容;大多數高中的計算機科學選修課程中可能無法提供算法和編程課程，這導致針對于高中編程學生的理解有些膚淺[2]。但是科目教材中VB語言的教學多注重可視化編程，注重控件的開發，忽視了學生計算機思維能力的培養。在教學過程中，教師注重合理引導的教學方法，并且要注重語法的學習和編程語言的實例應用。但是在目前的教學中，對計算機思維能力的培養存在很大的誤區，沒有重視到計算機思維能力的培養。

二、核心素養下高中信息技術培養計算思維能力的措施

1、創設學習情境提升課堂教學質量

所有理論思想和研究的進步以及發展都是基于對事物的觀察、研究和實證分析，在高中階段信息技術教學的背景下，為了有效地培養和改進學生的思維，教師必須逐步引導學生密切觀察周圍環境，提取和分析經驗材料，從而激發學生觀察和分析事物的積極性。因此，教師可以運用情境學習的方法引導和感染學生，在現有學生學習、認知技能、興趣愛好的基礎上設置合理的學習情境，為學生提供最合適的環境和學習條件，確保他們保持輕松愉快的心情，積極參與到信息技術教學中，培養和鍛煉計算機思維能力。創設教學情境也必須貼近學生的實際生活，以引起學生的共鳴，激發學生參與的積極性，進而主動觀察學習，促進學生的思想，以積極的態度激發學生計算機思維能力的發展。同時，生動的教育情境可以為信息技術教學中的交流與合作提供良好的環境，幫助學生挖掘潛能，培養抽象思維能力，從而提高學生的計算機應用能力。

2、課程內容重構挖掘計算思維

學生在學習信息技術學科時，經過長期的體驗和親身經歷，可以慢慢形成對信息技術學科獨特的思維方式[3]。學生在課堂上需要做的是發現問題，提出問題，實現系統設計，運用學科思維解決問題。因此，現有知識點在教學和操作方面的能力訓練、內容的組織方式和分段教學都非常不利于主題思維的建立。至于這些教材的現狀，課程內容的重組也可以進行適當的計算。例如，在講授信息技術必修知識中的信息資源管理內容時，將原有三門課程的內容結合起來，探索過程設計為：先發現，再檢查，然后是抽象，最后是自動化。在實際教學過程中，教師可以根據學校環境確定主題，引導學生，讓學生發現問題，提出問題，用科學的思維方式解決問題。

3、鼓勵課后實踐培養計算思維

為了培養學生的計算機思維，除了在課堂上講解理論知識和專業培訓外，教師還應鼓勵學生在課后積極從事實踐活動，切實運用信息技術解決生活中的實際問題，促進學生計算機思維的發展。例如，班級將舉辦演講比賽，邀請10名學校領導和教師擔任評委。在分數中，平均分數是從評委中扣除最高和最低分數后得出的。由于手工計算可能會有錯誤且效率低下，教師可以要求學生使用計算機設計一個小程序來快速求解。在實踐中解決這一問題，對學生的計算機思維提出了很大的挑戰。

結束語：在高中信息技術課程教學中提高學生的計算機科學意識，也是實施新課程改革的主要途徑，可以充分滿足學生的核心素養需求。在信息技術課程的教學中，應選擇合適的教學方法，顯著提高課堂教學質量。同時在課程的過程中，對計算機思維能力的要求主要體現在培養學生分析和解決問題的能力，弱化語言本身的理論和語法，加強計算思維的培養和推廣，鼓勵學生考慮算法的多樣性，培養學生的創新意識、探索精神和解決問題的能力，引導學生進行研究、優化、改進和提高算法效率。

參考文獻

[1]吳云峰.基于游戲化教學的計算思維培養教學方案——以高中信息技術選修課《算法與程序設計》為例[J].中小學電教，2018.

[2]馮士海.計算思維如何在高中信息技術課堂有效落實[J].中國信息技術教育，2018（12）.

[3]樊蒙蒙.面向計算思維培養的高中信息技術項目教學模式的研究[D].湖南師范大學，2019.