高中信息技術項目學習中計算思維的培養研究

史明博

高中信息技術教學變革過程中，培養核心素養是關鍵，而組織項目式學習是實現目標的路徑。計算思維是信息技術核心素養的主要構成，能夠協助學生形成計算機科學思維品質，幫助學生提高分析與處理問題能力、動手操作與創新能力等，對于其他素養提升也有促進作用。項目學習有助于計算思維的形成，也是學生信息技術綜合素養協同發展的主要途徑，故而要針對項目學習做好計算思維培養研究。通過在項目選擇和項目推進中融入計算思維培養，科學合理地進行設計，促進項目學習培養計算思維成效最大化。

一、計算思維概述

高中信息技術課程教學改革需要圍繞核心素養展開，計算思維是主要構成，是提高信息技術綜合能力與素養的關鍵，故而要明確計算思維究竟是什么，在教學中有意識和計劃地進行培養。計算思維是指在計算機科學學習和研究中分析和解決問題，以及進行相關設計和技術開發與創新，還有一些涵蓋有關科學思維的活動。一旦具備良好的計算思維，信息技術探究和創新能力會顯著提升。與其他思維相同，計算思維具有抽象的特點，但也具有自動化的特點，可將原本比較困難的問題，通過嵌入和轉化，抑或是仿真和約簡等方式，變為一個知道如何處理的問題。

計算思維屬于科學思維活動，提煉與吸收了數學思維方法，也是工程思維方法，具有復雜性，同時是建立在人類行為理解上的科學思維，智能化特征顯著。計算思維執行者可以是人，也可以是機器。以往無法通過人完成的問題求解，或者是系統設計，可通過計算思維解決。計算思維來源于數學思維，但從本質上看屬于工程思維，不僅與計算機科學相關，更能夠提升計算機領域科學探索能力，還與數學、物理等相關，可幫助人類掌握機器智能當前還未解決的相關問題，并推動其朝著更高層次發展，因此強化計算思維培養至關重要。

二、項目學習主要問題

（一）缺乏計算思維培養意識

項目學習契合發展能力與培養學科素養的要求，在信息技術教學中應用是提升綜合素養的關鍵。當前高中信息技術項目學習具有認識不足、設計不夠合理、在項目選擇上缺乏考慮、未能融入計算思維培養問題。計算思維是計算機科學與信息技術探索必須具備的，一旦學生缺失這種思維，將直接影響與信息技術學習相關的各個方面，導致其分析與解決問題、信息創新能力偏低，影響信息技術學習成效和信息素養發展。部分教師在項目學習設計中融入計算思維培養，但是不具備系統性，同時由于滲透與培養方式存在問題，計算思維實際培養效果不佳。

（二）教學能力有待提升

項目學習遵從學生為主體的新教育理念，實際操作中以項目為線索，學生圍繞具體項目和任務搜集資料、交流與分享、探討與合作等，最終在實踐中解決問題，直接獲取知識和學習經驗。項目學習是信息技術教學常用的手段，不過目前存在教學能力不足的問題。高中信息技術課程具有復雜性，項目綜合性通常比較強，不同個體之間存在差異，另外除了要圍繞教學內容和信息技術核心素養設計項目外，還要增加知識點。部分教師不能控制和協調好各個方面，出現項目學習忽視個體差異，以及內容不夠合理、拓展性不夠強等問題。項目學習對學生信息綜合素養提升效果不顯著，缺乏深度與廣度，自然也不利于計算思維的培養。此外項目學習中未能做好引導，教師參與感過強或者是置身事外，兩個極端均嚴重影響教學質量。

三、項目學習中培養計算思維的策略

（一）項目選擇中考慮培養計算思維的需求

高中信息技術項目學習中，確定項目是最為重要的，需要考慮各個方面。這是因為項目是主線，是自主實踐與探索的主要方向和內容，一旦出現問題將直接影響目標達成和學生信息能力與素養發展。項目選擇要做好學情分析，如高中生年齡、信息課程基礎、相關能力、信息技能與素養等。另外，項目確定還要依據信息課程內容系統進行整合，做好內容多但不雜亂，可通過項目學習促進項目能力提升。

項目確定依據教學目標，將新時期圍繞核心素養所設立的三個維度目標全部融入項目之中。綜合三個方面目標，其中就包含了計算思維，在此基礎上確定項目主題，然后細化項目，將其轉變為若干個任務，組織學生小組合作，通過討論與協作解決問題。

需要強調的是，項目要具有操作性，同時還要具備代表性，另外則是要融入和實際需求相關的內容。通過項目提供實踐和探究平臺，讓學生在討論與解決問題中展開計算思維活動，并且在過程中運用程序設計語言，在合作與交流中簡化算法，并積極探究與挑戰程序調試等。特別要強調，項目必須要在學生實踐探索與小組協作下解決，避免出現項目難度太大抑或項目太過簡單的情況。

以算法和程序相關內容為例，圍繞需要學習掌握的知識點以及包含的重難點，挖掘可培養計算思維的部分，確定好項目主題，將相關內容拆解，形成一個個知識點和問題。學生在項目學習中依據自身的信息技術知識和經驗，并通過科學思維活動產生個性化看法。在小組內圍繞項目展開簡單思維，并積極主動進行程序設計，在長期鍛煉下計算思維必定會提高。

（二）項目推進中強化計算思維培養

計算思維培養要遵循循序漸進的原則，但是也要多創造機會，讓學生分析和處理問題，在持續性思考與探討以及合作、求證、反饋、調整中逐漸增強計算思維。這就要求項目學習在主題確定方面要考慮計算思維培養需求，還要在項目推進中滲透和做好計算思維的培養。高中信息技術課時少，想要在有限的時間內培養計算思維，充分和有效利用課堂時間，需要提高項目學習方案設計能力。

教師在項目學習中引導，讓學生討論和實踐操作，在探究中利用信息技術進行簡單計算與分析，最終掌握相關內容和解決問題。計算思維本身就是用于求解問題，引導學生在項目學習探究中既要進行數學性思考，又要進行計算性思考，實現數學思維與工程思維的相互補充。這樣計算思維會顯著提升，在有目的性的培養和訓練下學生計算機科學探索能力也會提高。

對于項目學習中分解出來的任務，將其問題化，然后以其作為引擎，引導小組協作分析和解決。實際操作中分組要尊重差異，可采取兩種方式，根據學生基礎和能力劃分小組，根據每個組擅長部分、實際能力、興趣愛好分配任務，這樣既能培養學生計算思維，又能最大限度開發潛能。另外一種分組為異質同構方式，結合每個學生信息技術課程的真實學習狀況，確定計算思維、信息技術水平、分析與解決問題的能力等，堅持優、中、差搭配。

根據主題確定知識點和重難點，將其融入項目學習任務單中，然后分配任務。教師為了讓學生更好地完成任務單，可制定項目指南，提前在網絡中搜集資源，將其融入項目學習中，拓展項目知識點，并協助學生更好地完成項目學習?？煞峙洳煌氊?，確保每個學生積極參與項目學習，所有人在過程中思考和求解問題，在計算性思考中逐漸增強計算思維。高中生信息技術項目學習中計算思維和能力有限，在實踐探究中會有阻礙，教師需要觀察，根據反饋予以調試與點撥。

（三）驗收與評價中培養計算思維

信息技術項目學習中計算思維培養應滲透到項目驗收以及評價之中。學生以組為單位展示項目學習成果，做好驗收，包含兩個部分，一部分是整體驗收，另一部分是分項目驗收。子項目驗收結合的是解決問題的情況，或者是實踐與合作中的作品。教師在驗收中評價，每個小組相互評價。以編程語言使用為例，評價子項目任務完成情況，分析有無在過程中解決核心問題。過程中可讓學生根據子項目驗收情況，采取簡單計算與數據分析的方法，明確項目學習優勢和不足，從而使其有目標改進，在培養計算思維的同時促進學習效果的提升。

項目學習整體評價之中，全方位展開多層次評價，既要關注結果，又要針對項目學習過程進行評價。依然可采取數據分析的方式，或者是定性與定量評價方式。在此基礎上進行項目反思，提出相關建議，使學生再次思考和研究，進一步強化計算思維。

項目學習中，無論是項目任務完成還是項目評價，抑或是項目反思與項目建議，始終要做到以學生為主體，使其在不斷分享、探究、反思、歸納、分析、解決問題中加強計算性思考。教師除了要在全過程滲透計算思維，還要提高設計、組織、點撥、啟發等能力，與學生平等交流，通過這些方式促進計算思維培養效果的提升。

四、結語

綜上所述，計算機科學是新時代各個方面發展的引擎，而計算思維是運用計算科學相關內容解決問題的思維活動，故而當前要強化該種思維培養。計算思維是高中信息技術課程所要培養的核心素養，項目學習作為一種常用教學方法，需在全過程中做好計算思維滲透和培養。不僅要在項目確定中考慮計算思維培養需求，還要在項目學習推進與最終驗收評價中做好計算思維培養。堅持以項目為主線，制訂學習任務單，組織學生小組協作，提供項目指南，引導學生進行自測、簡單計算、數據分析、反思等，在全過程中訓練計算思維。