中學生信息技術思維進階的十條路徑*

車艷慧 （山東省淄博市淄川區般陽中學）

數字素養是使用數字技術、通訊工具或網絡來評估、使用和創建信息的能力，在數字環境中有效執行任務的能力，通過數字操縱再現數據和圖像的能力以及能評估和應用從數字環境中獲得新知識的能力。2017版《普通高中信息技術課程標準》和2022版《義務教育信息科技課程標準》把培養學生信息技術思維作為課程目標，讓學生能夠用信息科技的思維方法對問題進行分析并制定解決方案，讓學生有意識地以信息技術手段解決生活中實際遇到的問題并進行進一步地遷移形成數字素養。

一、培養信息思維能力面臨的教學困惑

信息思維培養的信息技術課堂值得我們思考的現象和存在的問題需要深入研究并找到解決方案。第一，信息技術的操作性和靈活性讓一些相對保守的學生感到普遍困難和無所適從，特別是尚未建立起信息技術思維框架的學生對新知識的理解能力普遍偏弱，無法有效進行知識遷移。第二，學生對教師精心設計的情境或者探究任務并不感興趣以至于無法投入課堂中，而是滿足于按照說明書式的步驟一步步地進行模仿復制操作步驟，難以形成獨立思考和知識運用的能力。第三，學生好高騖遠，只滿足于應用技術及智能化的操作手段，而對技術背后的知識不屑一顧，無法洞悉知識背后的聯系與遞進關系，不能形成階梯式的思維模式。

經過實際調查分析發現這些現象透露出來的問題，其實是由以下幾類教學困境引起的：

（一）信息思維培養與教學內容銜接的困境

受慣性思維影響的教師，認為學生的信息思維培養只存在于程序教學中，且把計算思維與信息思維相提并論，一提到培養思維就認為是程序教學才能體現，進而又落入了講解語法規則、背誦函數、編寫代碼一系列的程序培訓教學中。然而學生作為整體知識架構不夠完善的個體，枯燥難懂的程序基礎知識讓其疲于應付，甚至扼殺了學生對信息技術課堂的興趣。

（二）信息思維培養深度與教學實際評價的困境

思維能力評價是教學評價中不好量化和把握的一個難點，課標中也未對思維培養的深度進行具體量化，教師依據課標中的描述來進行思維培養，感覺沒有尺度，也沒有一個標準可依。高階思維的培養演進過程也并不是線性的可以量化，所以教師對信息思維培養的理解和把握不統一，感覺實施起來有難度。本身思維培養的過程是一個漸進式連續的過程，但歷來功利化的教學使我們總希望能夠一蹴而就達成統一，這也是我們教學中普遍存在的困境。

（三）信息思維培養模式與教學方法革新的困境

知識講授型的教學方法一直以來是信息技術課堂的主流教學模式，且教師已經用得得心應手。正常根據學情來說，學生階段對信息技術軟硬件知識掌握有限，學生對操作層面的學習興趣更加濃厚，動手意愿相對更足。純理念模式或者思維方式的講解比如算法講解可能讓學生很難融入授課內容當中，課堂氣氛相當沉悶，學生學習成就感和習得感不足。又因為沒有升學考試的外在壓力負擔容易導致學生破罐破摔心理，不利于學生發展數字素養。

二、培養信息思維能力的可行性策略

信息思維有許多學科特征，從通過信息技術課程培養學生信息思維能力的角度，可以從以下四個模塊進行：問題分解：在明確問題的目標與條件下把問題進行拆分成更小的問題形成具有相對獨立功能的子問題，如果分解的問題比較復雜就繼續細化拆分；模式分析：對拆分后的問題進行模式分析，找出各部分之間的異同進行分類、表征事物的特征或性狀，利用我們已有的經驗、模式去認識事物并進行歸納總結，為后續問題的解決提供前期基礎；思維抽象：探究模式背后的一般規律，進行符號化數學化描述，把現實問題層層分解構建成計算機可以處理的數學模型；信息處理：針對相似的或有規律的問題，利用信息技術手段設計出可以逐步解決的方案，發揮計算機的自動化、系統化特性解決問題。

從信息思維這些特征可以看出培養信息思維的教育模式，是要培養學生發現和洞察事物背后所存在的共性規律性的教育模式；是培養學生對問題進行解構剖析并且進行歸納總結的教育；是培養學生學習建構模型尋找易被計算機解決的方案的教育。當學生具備了信息素養之后能夠面對未知、模糊、復雜或開放的問題，知道從哪里開始、知道如何系統分析、知道用計算機解決問題的方法和步驟，提升學生學習和解決問題的能力和自信心。

就信息技術課堂教學而論，培養學生的信息思維，就是要幫助學生搭建現實問題與用信息技術解決問題之間的思維連接。

（一）充分挖掘教學內容中的信息思維教育點

通過科學有效的手段對教學內容進行信息思維特征的分析，可以從中體會到信息技術學科教學中的內容完全可以承載信息思維培養的重任。雖然算法與程序設計的教學，在信息思維的培養過程中占據重要地位是一個不錯的信息思維培養載體，但并不是全部，信息課堂中的教學內容都可以承載信息思維。在教學過程中要對這些內容進行深入挖掘，設計出適合學生思維培養的切入點有意識地引導學術的思維發展，創造新的教育契機。

在研究性學習中，通過廣泛地調查可以獲取人們對熱點新聞的看法。教師除了可以利用傳統的訪談法、調查問卷等，還可以利用信息手段中的網絡問卷、大數據搜索、大數據平臺進行數據的收集與整理，這樣匯集起來的數據，讓學術通過信息手段進行分析整理研究最終形成分析結論，發揮信息技術便捷、精準、高效的特點洞悉數據背后的規律，這就是信息思維的一種整體體現和運用。在進行項目式學習時完全可以引導學生的思維躍升。

（二）充分挖掘現實問題中的信息思維教學點

人們總是在自己經歷過的事情或者已經見過的事務上容易做到觸類旁通，教師在教學中要善于把握學情抓住學生在現實生活中經常遇到的問題，與計算機之間建立聯系，幫助學生構建思維連接，實現知識遷移達到經驗旁通，協助學生利用信息技術思維理解從現實問題的分解到用計算機解決問題的過程和方法。

在學習網絡拓撲結構、TCP/IP的工作原理、計算機組成等內容時，可以用以下形式建立聯系：

概念擇結構( if…else)P/IP協議類比選游戲中任務完成提示TC郵局收發郵件變量存儲單元 儲物柜中的儲物格內存和硬盤 操作間和倉庫

（三）信息思維培養的深度與時機把握要適應學生的認知水平

信息思維教育的深度如何把握是教學中的一個難題，能夠主動運用信息技術去解決問題是一個重要的衡量尺度。教師可以引導學生用編程畫詞云圖的方式得出結論，這種數據處理和分析是符合解題邏輯的。通過Python中的字符串、列表以及對列表的數據統計等編程實現，體現了問題分解、抽象、模式識別等信息思維的特征。主動應用信息機制解決問題的方式是信息思維的深刻體現。

信息思維的培養要建立在一定的運用信息技術知識能力與技能的基礎之上，思維不會因為發展就會產生而是要有一定的知識基礎。如果學生的整體信息素養達不到思維培養的起點，那么教師一味地強調思考只能是讓學生停留在比較低級的水平之上無法進步。因為思維不可能憑空產生只能是在解決問題思考問題中潛移默化地產生，所以堅持問題導向情境有助于學生的思維進階。教師可以根據學生的理解能力和認知水平，適度調整教學深度、難度和順序，創造時機，因材施教。例如：程序教學中尋找算法案例，應當盡量從學生已有認知中，尋找先讓學生利用算法對已經認知的部分案例進行算法描述等。學生熟悉了算法的描述方式并具有了一定的算法思維后再讓學生接觸一些經典算法，如若不然則學生本身理解算法就已經占據了課堂的大部分時間，無法實現有效教學。

（四）變被動思考為自主探究，發展學生的抽象思維

學生本身的思維應該是活躍的、離散的、不確定的，如果教師過多地對學生進行干預，使學生被動地去完成規定動作規定操作，每節課被動地完成任務為目的，那么學生會出現思維定式、操作公式化、解決問題程式化，逐漸失去自我思考能力，進而喪失自我領悟、知識遷移能力，最終失去思維發展的機會逐步成為工具人。思維發展的課堂應該是充滿未知、充滿提問、充滿思考充滿生機的課堂，教師、學生、課本、機器應該能夠形成一個互相作用的教學生態，學生在這個教學生態中可以通過自主學習、合作探究找到適合自己的學習路徑生成自己的學科思維。

（五）從簡到繁培養思考習慣，發展學生的邏輯思維

信息技術的學習非常注重教材，注重階段性學習。不同年級教材中的教學內容從易到難，符合學生的思維發展規律，還能夠培養學生以具有邏輯性的思維方式來思考問題。在教學過程中，教師要注重為學生提供邏輯思維架構，幫助學生逐漸形成邏輯思維，培養學生良好的思維習慣。

（六）從點到面，發展學生的發散思維

通過多角度思考同一問題找出多角度解決問題的方法之間的關系與優劣，讓學生以不同視角、不同維度進行問題思考，培養學生的思維敏捷性和靈活性，誘導學生思維發散，培養學生發散思維能力。如文本信息表達中對于信息作品的美化，可以是文本排版修飾、背景色調選擇、字體字號設計、字體顏色搭配等等，從美化這一點發散出若干個解決問題的方面。

（七）多情境創設，發展學生的歸納思維

1.立足生活實際問題情境—讓學生從具象思維入手。現如今學生基本是一路伴隨著信息科技發展而成長起來的，在生活實際中本身會遇到很多信息方面的問題和困惑，教學中可以再現這些問題情境，讓學生感同身受有解決問題的欲望和動力，也使學生能夠根據日常生活中的具體情況快速進入探究活動之中，從而使學生從具象思維向探究思維進階。例如：講解密碼安全問題時讓學生討論在實際中有無被盜密碼的經歷，如果要保護密碼應該如何入手。

2.類比式導入—讓學生從經驗思維入手。信息技術中抽象內容較多，很多內容學生在實際生活中接觸并不多，而如果從基礎講起則不是課堂容量所能夠承受的，因此利用學生現有的知識儲備讓學生從已有的知識框架入手，進入抽象概念是信息技術很好的教學方式。

3.游戲化導入—讓學生從體驗思維入手。通過游戲化情境進行導入，既能夠激發學生好奇、好動的天性，又能夠讓學生通過體驗游戲接觸一定的信息思維方式，例如：在講解“熱土豆”算法問題時，讓學生先來表演一下游戲中分土豆的過程，學生在體驗中理解算法，使學生的思維從體驗思維躍升為抽象思維。

（八）高質量問題驅動，發展學生的探究性思維

優質的問題設計能夠引導學生的思維，是實現思維進階的關鍵要素。創設課堂設問點燃學生的思維方式，使課堂充滿趣味、挑戰性，讓學生在探索中實現對信息技術的了解和掌握，學會科學有效的探究方法和思維方式。

（九）注重思辨性培養，發展學生的批判性思維

信息技術是一門飛速發展的學科，很多的理論技術并不是絕對一成不變的，所以發展學生的質疑精神批判精神，是保證學生將來能夠進行獨立思考創新思維的關鍵。在信息思維的培養過程中要讓學生保持審慎的態度和精神，主動發表自己的觀點、意見，基于現有的數據、知識啟發思維，主動探索在申辯中對問題形成清晰地認識和判斷能力。信息技術的飛速發展出現了很多的倫理真空、法律真空、道德真空，這些在信息技術課堂中時有體現。引導學生運用審辨思維的眼光來分析問題、看待問題，無疑會讓學生形成良好的世界觀、人生觀、價值觀，增進學生更準確地把握數據時代的道德意識、法律意識。例如：經典程序算法斐波那契數列的求解，可以通過遞推算法來實現數列的求解，也可以通過遞歸算法來實現數列的求解，甚至還可以通過電子表格軟件的自動填充來進行求解。這就要求學生用審辨的思維來看待這個問題，通過比較算法的時間復雜度和空間復雜度理解程序算法，除了能夠實現求解還需要提高效率。

（十）用聯系的觀點聯結貫通，發展學生的系統性思維

信息技術學科是一門多學科融合的學科，因為信息技術方面的知識并不是非此即彼、割裂開來的，是多學科交叉融合而來的，知識之間貫通串聯相對于其他經典學科來說往往有著更多的橫向和縱向的關聯。學生在日常學習中受即有經驗限制，分析、解決問題時容易形成思維定式，不善于從整體上系統地看待問題，無法形成完善、合理的解決方案。系統性思維就是要讓學生用系統全面的思維方式，把握相關知識的內在核心，從整體架構上去分析，將分散的部分整合在一起，將新知與自身的學習、生活經驗建立聯結，與學過的概念、原理、方法建立聯系，對跨學科知識進行整合重構形成系統的信息思維。

信息思維培養是一個系統工程，是教育的本質體現，不光是信息技術一個學科所肩負的使命，新課標也提出需要跨學科融合，實現信息思維培養進而發展學生的數字素養。也應該是多學段教育齊心協力共同努力，根據課標在小初高階段有步驟、有計劃、有針對性地進行，在數字化越來越普及的今天我們的信息思維培養必將是教育發展的必然。