高中信息技術教學中培養學生計算思維的策略

張利學

高中信息技術教學能激發學生學習計算機技術和相關知識的主觀能動性，鍛煉其信息素養和創新創造能力，使其能夠掌握信息技術在日常學習生活中的應用方式，并且樂于使用這種方法去解決問題，培養出科學嚴謹的習慣。要想在高中信息技術課程教學中把計算思維融入教學活動，在實際授課過程中，要讓學生能夠直接觀察到計算思維的過程，以及使用解決問題的具體方法。這樣做有利于學生將知識轉化為可以實際應用的技能。計算思維的強化能夠在一定程度上為學生創新能力的提升提供助力。將計算思維引入授課過程中，能夠在提升授課效率的同時，推動教學方式和教學內容的變革。

一、高中信息技術教學中培養學生計算思維的意義

（一）信息技術課程自身發展的需求

計算思維是個體運用計算機科學領域的一種思想方法。站在學生的角度看，信息技術課程其實是一門實用性非常強的課程。不過，“數字原住民”對于電子技術設備和信息技術設備都非常了解，通過自學的方式就可以掌握常用軟件的使用方法，所以信息技術課程的價值是十分有限的。學校在課堂上教授的知識過于理論化，已經成為信息技術課程發展的阻礙。該課程的作用應該是教授學生思維方式，然后引導學生使用這種思維方式和其他相關知識去分析和解決日常學生生活過程中遇到的問題。學生從信息技術課堂上掌握的計算思維的相關知識，可以將其進行較為廣泛的應用。除了技術應用之外，思想性和科學性也是較為注重的部分。

（二）社會技術變革的需求

信息技術的發展和各種電子科技設備的更新迭代，將人類社會帶入了信息時代。在數據的基礎上社會正在不斷向前發展，經濟結構和生產方式也因此發生著極大的變革。社會智能化和信息化的速度越來越快，發展程度也在逐步加深；網絡化和數字化服務已經成為人類日常生活的重要組成部分，信息技術的發展為創新的升級和演變提供了助力。創新的速度、深度和范圍都會在較短的時間內得到大幅度地發展，新的科技變革也在孕育過程中。我國的信息化建設已經進入了發展的快車道，“數字中國”正在逐漸成為一個清晰可見且可以實現的目標。在這種情況下，我國對于信息技術人才的需求也出現了大幅度的提升。這類人才不但要有較高的專業技術水平，還需要有出色的創新能力和創新思維，能夠在技術應用領域發揮作用。目前，國家和社會的發展都離不開信息技術的支持，它是全世界最先進的生產力。中國是網絡強國，信息技術產業是我國經濟體系的重要組成部分。信息技術涵蓋的內容是非常廣泛的，具體包括信息獲取、傳輸、表示、加工、存儲等多種內容。在知識經濟的背景下，學校教授的知識必要和當下社會的實際狀況及需求相互匹配。技術技能課程需要由基礎知識和實操能力兩部分組成，這樣設置的目的是滿足社會對于人才的需求。讓學生在掌握專業技能的同時，還能運用計算思維使用具有創造性的方式解決問題。

（三）學生個性化發展的需求

高中生可以在課堂學習過程中，對相關的技術內容和計算思維的概念有較為深入的了解。通過學習知識和技能，可以對學生價值觀和情感態度的塑造產生一定的積極影響。在信息技術課堂上，學生需要理解并掌握軟件的信息和具體使用方法，并能夠進行基本的實踐操作，這些都被涵蓋在信息技術基本價值范圍之內。

從實際學習效果角度分析，發現學生在經過教師的講解之后，可以理解并掌握相關的知識點，但是當他們需要用算法解決實際問題的時候，多數情況下都無法給出正確答案，甚至想不出解決問題的具體辦法。在對計算思維進行深入學習之后，信息技術課程將更加富有活力。信息技術課程應該是圍繞學生開展的，而并非圍繞著技術本身開展的。學生應該成為信息技術的掌控者，他們會在創新和探索過程中發現新問題，并在發現問題、解決問題的過程中，他們的計算思維及信息技術應用水平將會得到有效的提升。這樣其信息素養以及學校信息技術學科的教學效果都會得到強化，這對學生自身的發展也是極為有益的。

二、高中信息技術教學中學生計算思維培養的主要問題

（一）學校對學科的重視程度存在一定差異

信息技術課程實質上具有一定的工具屬性，這種工具屬性來自信息技術本身。設置該課程的目的是培養學生獲取信息，以及使用信息技術的能力，使其信息素養得到有效的提升。該科目在高考體系中屬于合格性考查學科，其獲得的關注遠低于其他科目。這種狀況對該學科的教學質量產生了一定的負面影響。

有的學校授課是以讓學生通過考試為目的，只進行針對性練習，高中信息技術教師很難獲得培訓機會，不同學校之間也很少就這一問題進行交流。集體備課在很多時候都流于形式，部分教師存在“課程重復—課堂疲倦”的問題，學校對該科目教學效果和課堂狀態的監管力度嚴重不足。

（二）部分教師學科素養和教學熱情不高，對學生計算思維的認識并不清晰

學生計算思維的重要性雖然已經得到了外界的認可，但是其概念以及具體培養方式均處于相對模糊的狀態。一般情況下，教師對于信息技術課程的內容以及具體要求的了解，只停留在相對淺顯的層面，導致學生對計算思維的理解也出現了類似問題。很多學生無法掌握計算思維的概念、特征和內涵。部分教師將計算思維等同于編程思維，導致學生也對這一問題產生了誤解。

信息技術學科的授課教師普遍存在工作積極性低，高中生整體計算思維水平較為有限且差異性較大的現狀，就是上述原因導致的。很多信息技術教師不愿意將更多的精力和資源投入到教學研究中，導致該領域科研氛圍稀薄。這種狀況長期存在，使得信息技術教師的職業素養呈現出逐年下降的趨勢。很多教師無論在理論領域還是科研領域都無法取得成績，其專業水平也無法滿足新課標的要求。教師素質有限，學生的計算思維自然也得不到良好的教育和開發。

（三）學生計算思維的培養缺乏科學的架構

高中信息技術知識一直處于高頻更新的狀態，這是其有別于其他學科的重要特征。教材的更新速度在多數情況下，都是遠遠落后于技術更新的速度的。在教授信息技術的過程中，應該將重點放在計算思維的培養上，讓學生在能夠了解信息技術相關的基礎知識、基本概念、算法模式等的接觸上，還需要親自動手操作，引導有效突破。但是，在當前計算思維培養的過程中，很多學生存在思維連貫性不強、問題解決意識較弱等問題。尤其是學生自身的思維創新意識不足，對一些算法的理解比較生硬，學生自身思維拓展能力較弱。

高中信息技術教學實踐需要讓學生對計算機有關知識有充分了解，并提升其實操能力，引導學生將計算思維應用到實際生活中。強化學生自我意識，使其能夠獨立解決問題。學生對于信息技術的認知是存在差異的，同時他們對于該領域的認知也是片面的，有進一步提升的空間。多數學生只會在使用電子設備娛樂的時候才會使用計算機知識，他們的學習能動性較低，對計算機的了解也較為淺顯。

三、高中信息技術教學中學生計算思維培養的應對策略

（一）拓展高中信息技術課中有關計算思維的教材內容

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》提出要鼓勵學生在不同的環境下使用計算思維解決問題，實際感受信息技術從業者是如何思考和工作的。高中信息技術教師在授課過程中需要引入自己的實際經驗，包括工作經驗和學習經驗，讓與信息技術存在一定關聯性的現實問題成為授課內容的一部分。再加上數據加工和實際的解題過程，讓學生的計算思維和社會責任感都得到進一步的強化。

教師要在對數據和信息進行深層次解析基礎上，通過對數據和算法的應用將數字化的學習流程予以具現化，認識到信息系統運用過程中存在的很多不確定性。通過設計與主題存在一定關聯性的實踐活動，讓學生了解傳統數據組織形式的發展受到了怎樣的限制，以及數據結構算法的優勢和局限性，對數據特點與計算模塊結構進行研究，深入解析項目與任務驅動的差異，對數據是四大核心概念之一有一定程度的認知，切實感受到社會責任感的重要性和融合性。高中信息技術教學的目的是讓學生的計算思維得到進一步的擴展，教師不能只是講授教材中的內容，而是要超越教材的限制進行教學案例編寫，這樣才能讓學生的計算思維得到有效的提升。以“表格信息的加工與表達”這節課為例，這節課的教學目標是讓學生掌握Excel表格信息數據加工處理方法。教師在授課過程中可以用現實生活中的案例取代教材中的案例，讓學生自主完成對班級文明評比數據的收集、計算和分析，然后將上述數據通過Excel加工成表格。依據表格數據判斷班級在哪一方面還有進一步提升的空間。這種方法能夠有效激發學生的主觀能動性，有效啟發其智慧思維，有利于其計算思維的培養。

（二）靈活應用各種教學方法，發展學生的計算思維

在教師教授信息技術課程的過程中，單純的知識講解是無法讓學生了解并掌握計算思維的，應當結合相關知識的實際運用選取和學生狀態相匹配的教學方式，為學生的計算思維的內化培養提供強力的外力扶持。隨著教學實踐的持續推進，教師需要根據學生的實際狀況，對教學節奏和教學任務進行有針對性的優化。確保學生能夠在教師的引導之下，能夠逐漸跟上課程步調，最終可以使用計算思維完成學習任務。學生之間可以相互幫助，通過共同完成任務感受到成功的喜悅。

以“信息的獲取方式”這一課的講解為例，筆者介紹了當前較為常見的搜索引擎，并為其運行分類匯總，介紹相應的搜索技巧，同時還設置了相應的任務教學，要求學生就某個主題，使用自認為最恰當的搜索引擎進行信息搜索與整理。通過對不同種類信息的檢索，學生會嘗到信息獲取速度與質量上“甜頭”，從而形成相應的解決問題的能力，整個過程體現了計算思維的塑造。

（三）重視學生學習實踐，增強學生計算思維的運用能力

信息技術課的授課教師應該用更多注意力觀察學生的思維成長狀態，引發學生頭腦風暴，讓學生可以運用所學的學科知識推動多模塊的分析和整合支持，以信息技術使問題得到妥善解決。教學落實的過程中，教師要重視運用啟發式教學、項目式教學、合作式教學等多種方式，讓學生運用所學知識來解決生活化問題，推動學生科學規劃問題解決。比如，“運動會海報設計”課程，就是非常一個典型的實踐教學案例，教師可以使用思維導圖幫助學生進行設計思路的引導和完善，方案的具體過程以及問題的具體解決方法由學生決定。在此過程中，學生對于海報設計的要素將會有更深層次的認知，其邏輯、分析能力和計算思維都會得到一定程度的提升。

（四）強調交流與評價，增進學生計算思維的內化

計算思維指的是在面對現實問題的時候，通過計算的方式對問題進行分析和解決。將其等同于程序代碼是一種狹隘的理解方式，計算思維并不只具備流程設計功能。計算思維在算法思想交流過程中體現得較為明顯。教師需要營造出一個有利于討論學習的氛圍環境讓學生在思想交流過程中完成思維遷移。信息技術課程的課堂評價主要關注學生的思維啟發程度、學習狀態、自評、他評等。對學生的計算思維激活程度要予以足夠的關注，引導學生通過嘗試多種方式解決問題，研究多種求解算法和路徑，使其求解思維視野得到進一步的拓寬。教師應該用積極的態度評價學生的實踐成果，將重點放在其算法思維能力、問題分析能力、抽象能力、轉化能力、評估概括能力的培養上，注重問題分析能力、抽象能力、轉化能力、算法思維能力、評估和概括能力，對其思維聚合點施加足夠的注意力。讓學生對計算思維的理解和應用均得到有效強化。

四、結語

計算思維是學生在理解并解決計算機問題的過程中，能夠及時掌握問題本質的最佳方法，信息技術課程的授課教師應該將學生現狀和學科特點結合起來，在二者基礎上確定最佳的教學方法。讓學生的計算思維能夠得到系統訓練，同時還要確保訓練內容兼具科學性和有效性。因此，計算思維的培養思路要多樣化，不能被學科的現有知識體系限制。計算思維涉及的知識是綜合性的，要重視知識和實踐的聯結，確保知識遷移的效果能夠達到一定水平。計算思維能夠被應用在多個領域。學生在學習相關知識的時候必然會遭遇很多困難，教師在此時應該發揮作用，讓學生對計算思維的價值有更為深刻的認知，幫助學生養成優秀的學習習慣。同時，課程質量和計算思維的培養效果之間，存在正向相關的關系。課程內容必然要和現實有極強的關聯性，同時具備高質量的資源和設計，能夠和高中生的思維特征相匹配。