高中信息技術教學培養(yǎng)學生計算思維策略

徐亞軍

摘 要：信息技術在高中課程體系中占據(jù)重要地位，作為一門順應信息化社會發(fā)展的學科，在幫助學生掌握信息技術基本知識和操作技能等方面發(fā)揮著不可替代的作用。計算思維是高中信息技術核心素養(yǎng)組成之一，如何培養(yǎng)學生的計算思維成為教師開展教學工作面臨的一大難題。基于此，文章針對高中信息技術教學培養(yǎng)學生計算思維的具體策略進行探析，希望能為教育工作者提供實踐參考。

關鍵詞：高中信息技術；計算思維；培養(yǎng)策略

基于新課改的要求，在高中信息技術課堂中，教師應將培養(yǎng)學生的計算思維作為教學目標，根據(jù)他們的實際情況組織針對性的實踐活動，將計算思維滲透到課堂中的各個環(huán)節(jié)，調(diào)動學生的學習積極性和主動性，使其充分掌握理論知識的內(nèi)涵以及運用技巧，實現(xiàn)綜合素養(yǎng)的提升。在這個過程中，教師處于引領者的角色，負責營造良好的教學氛圍，從而達到強化學生計算思維的教育目的。

一、計算思維相關概述

（一）計算思維的內(nèi)涵

計算思維是近年來國內(nèi)外教育領域重點研究的話題，更是將培養(yǎng)學生的計算思維作為信息技術教學的核心任務[1]。計算思維在2006年由周以真教授提出，他認為計算思維是運用學科基礎概念分析數(shù)據(jù)、解決問題、系統(tǒng)設計、人類行為理解等與計算機相關的思維活動，是每個人都應具備的基本能力，尤其是處在成長關鍵時期的高中生。它就像寫字、閱讀等日常行為一樣，是人們生活與學習中最基本、最普通的思維方式，為綜合素養(yǎng)的形成與發(fā)展奠定良好基礎。具體來說，計算思維能將問題清晰地描述出來，并將具體思路和解決方案表示為處理信息的基本流程，是保證問題順利解決的一個切入點。

（二）高中信息技術教學培養(yǎng)學生計算思維的意義

1.提高學生解決問題層次

通常情況下，利用信息技術解決問題的能力分為初級、中級和高級這三個層次。其中，初級階段是指運用簡單的教輔工具解決基礎問題，中級階段指靈活運用多種方法和工具解決較復雜的問題，高級階段指的是在信息技術理論知識的輔助下二次創(chuàng)造出全新的工具和解決問題的方法，運用計算思維將該門課程與科學、數(shù)學、地理等科目結(jié)合起來。這樣一來，學生的潛力得到挖掘，在解決問題時既是信息技術的使用者，又是優(yōu)化解決方案、提出全新思路的創(chuàng)造者，使他們的思維品質(zhì)得到充分鍛煉，逐漸提高其解決問題的層次，為今后的學習之路打下堅實基礎。總的來說，培養(yǎng)學生的計算思維有利于解決問題層次的提升，為他們提供更加多元的解題思路，學會從不同維度分析問題，促進解決問題能力和自主探究能力的共同發(fā)展。

2.有效明確課程核心價值

傳統(tǒng)的高中信息技術教學以傳授理論知識和操作技能為主，隨著時代的發(fā)展根本無法滿足學生的學習需求，其中最大的問題在于該門課程并沒有像物理、化學等學科一樣具有固定的核心內(nèi)容和價值，也無法根據(jù)應用工具和教學方法的變換而失去自身原本的特性。換句話說，任何一門學科都必須擁有穩(wěn)定的核心內(nèi)容以及課程內(nèi)涵，從而發(fā)揮出自身獨特的價值，助力于學生的長遠發(fā)展。計算思維作為一種比較特殊的思維框架，涵蓋了收集數(shù)據(jù)、抽象分析、構(gòu)建模型、總結(jié)歸納等內(nèi)容，不僅有利于問題的順利解決，還在一定程度上拓寬了學生的認知范圍，促進解決問題能力的提升。由此可見，培養(yǎng)學生的計算思維能夠有效明確課程核心價值，結(jié)合他們的基本學情構(gòu)建核心內(nèi)容，切實提高信息技術的課程地位。

3.轉(zhuǎn)變信息課程教育屬性

高中生在學習信息技術時會利用常見的工具軟件解決基本問題。隨著信息化時代的到來，學生在小學階段便接受系統(tǒng)性的信息技術教學，在日常生活中也能借助電子設備與父母、朋友取得聯(lián)系，導致踐行信息技術課程價值持續(xù)降低。從根本上說，計算演變規(guī)律與社會和自然問題有著緊密聯(lián)系，以恰當?shù)姆绞浇鉀Q實際問題，有助于信息技術課程教育屬性的轉(zhuǎn)變。計算思維是每一名高中生都要具備的能力，它與數(shù)學、語文等學科同等重要，計算思維的培養(yǎng)可以使學生形成全新的思維模式，推動綜合素養(yǎng)的提升。在此背景下，有效轉(zhuǎn)變信息技術課程的教育屬性，無形中使學生的學習方式也發(fā)生變化，注重思維意識的培養(yǎng)與鍛煉，促進其信息技術水平的全面發(fā)展。

二、高中信息技術教學培養(yǎng)學生計算思維的策略

（一）革新教學模式，滲透計算思維

1.開展游戲教學

計算思維具有較強的開放性，要求學生擺脫固有思維的限制，在教師的引導下從多個維度分析問題，充分發(fā)揮其想象力與創(chuàng)造力[2]。因此，教師應及時革新教學模式，根據(jù)學生的實際情況探索全新的授課方法，使他們養(yǎng)成運用計算思維分析問題的良好習慣。其中，游戲教學便是有效途徑之一，在課堂中設置游戲環(huán)節(jié)，讓學生在享受快樂的同時收獲理論知識，促進學習效率的提升。詳細來說，教師可以根據(jù)高中生喜歡的電子游戲設計教學流程，充分激發(fā)其參與興趣，主動加入課堂活動中，積極開動大腦思考問題，以此激活他們的計算思維。經(jīng)過正確的指導使學生運用計算思維完成游戲，營造輕松、活躍的班級氛圍，提高課堂參與度的同時完成計算思維的滲透。以教科版必修一“探秘人工智能”為例，啟發(fā)式搜索是本節(jié)課的重點內(nèi)容之一，要求學生在搜索過程中加入估價函數(shù)等啟發(fā)信息，不斷調(diào)整搜索方向，以此加速求解進程。為了調(diào)動學生的探究熱情，教師組織一次游戲競賽，在大屏幕上展示八數(shù)碼問題，在一個33的方棋盤上放1，2、3、4、5、6、7、8八個數(shù)，每個數(shù)碼占一格，且有一個空格，這些數(shù)碼可以在棋盤上由初始局面向目標局面移動，移動規(guī)則是：與空格相鄰的數(shù)碼方格可以移入空格，最先完成布局的學生獲得勝利。在好勝心的驅(qū)使下，大家紛紛參與到游戲中，利用本課所學知識進行探究，形成良好的課堂氣氛，高效完成計算思維的滲透。

2.引入項目教學

項目教學法是近年來一種新穎的授課模式，強調(diào)師生共同實施一個項目，將具體任務詳細分為若干板塊，將理論與實際結(jié)合起來，在雙方的默契配合下高效完成任務。此種方式充分尊重了學生的主體地位，以項目為中心，在教師的精心設計下引導學生借助互聯(lián)網(wǎng)總結(jié)出解決問題的最佳方案，切實鍛煉其知識運用能力。此種方式對學生計算思維的培養(yǎng)具有重要作用，不僅能激發(fā)他們的主觀能動性，還可以提高其知識運用能力，達到學以致用的效果。可見，項目教學法的應用為學生提供了更加廣闊的學習空間，有效強化其計算思維，使他們掌握各種解題方法與技巧，以此保證高中信息技術教學的實效性。以教科版高一必修二“計算機系統(tǒng)的組成”為例，可以將“體驗計算機系統(tǒng)的軟件組成”作為總?cè)蝿眨瑒澐譃閮蓚€活動，活動一是確定計算機軟件的安裝順序，教師在大屏幕上出示系統(tǒng)軟件和應用軟件，經(jīng)過合作探究總結(jié)出安裝順序應是先系統(tǒng)軟件后應用軟件；活動二是用錄音及程序錄制音頻，錄音機程序是windows系統(tǒng)自帶的“附件”中的一個程序，用它能將計算機外部的聲音錄制為音頻文件。在這個過程中，教師提出思考問題：“（1）錄制聲音文件需要使用哪些硬件設備？（2）除了錄音及程序之外，錄音時還需要使用哪些軟件？”在任務驅(qū)動下培養(yǎng)了學生的自主探究意識和獨立思考能力，有利于提高信息技術教學的質(zhì)量與效率[3]。

（二）強化教學引導，培育計算思維

1.轉(zhuǎn)變教學觀念

雖然學生在課堂教學中占據(jù)著主體地位，但是仍然離不開教師的指導。在高中信息技術教學中，課堂進度由教師把控，學生需要按照原定計劃展開學習，完成計算思維的培養(yǎng)。對此，教師要強化教學引導，提高對計算思維的重視程度，結(jié)合學生的實際情況設計相應的教學活動，以此保證課堂教學的有效性。目前，高中信息技術課程質(zhì)量參差不齊，部分學校并沒有意識到該門學科的重要性，在缺乏應試考試的前提下，學生也沒有投入足夠的精力和時間。面對這一情況，教師必須及時轉(zhuǎn)變教育理念，讓學生發(fā)自內(nèi)心感受到信息技術的重要價值，了解計算思維的優(yōu)勢，為計算思維的培養(yǎng)做好鋪墊。以教科版高二選擇性必修一“數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)”為例，教師要樹立正確的教育觀念，通過列隊、排隊坐車、銀行業(yè)務、事務管理等生活實例引導學生分析各種數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應用的必要性和契合性。借助生活現(xiàn)象（具體事例）—現(xiàn)象中的規(guī)律（抽象規(guī)律）—思維遷移（將規(guī)律應用于程序設計中）的流程展開教學，使學生在完成任務的過程中優(yōu)化算法，感受到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)加工中的重要作用，促進知識技能的內(nèi)化以及計算思維的形成。

2.創(chuàng)設教學情境

近年來，情境教學法因其高效、趣味的特點被教師廣泛應用于實踐中，高中信息技術課堂亦是如此[4]。通過創(chuàng)設情境的方式可以激活學生的計算思維，幫助他們更好地理解本課重點內(nèi)容，掌握其中內(nèi)涵并利用它們解決實際問題，取得理想的教學效果。如此一來，不僅可以提高學生的信息技術綜合水平，還有助于學科核心素養(yǎng)的培育，使他們在真實的情境中展開深度學習，經(jīng)過多重感官的刺激豐富其情感體驗，獲得思想層面的升華，從而讓學生意識到計算思維的價值所在，促進教學目標的順利實現(xiàn)。在創(chuàng)設情境的過程中，教師要利用多媒體設備或是各種類型的問題引導學生展開深度思考，使其有意識地培養(yǎng)自身的計算思維。以教科版高二選擇性必修二“認識網(wǎng)絡”為例，本課重難點內(nèi)容在于了解網(wǎng)絡的專業(yè)定義、分類和功能，了解構(gòu)成網(wǎng)絡的各種硬件及其功能。課程開始，教師通過創(chuàng)設問題情境的方式與學生展開互動，要求他們說說自己對網(wǎng)絡的認識，在自由討論中得到不同的答案，經(jīng)過整合形成網(wǎng)絡的定義。接著，教師利用多媒體設備展示網(wǎng)絡的種類，在直觀的提示下使學生知道應按照網(wǎng)絡覆蓋范圍分類，而非連接的計算機數(shù)量，同時對局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)形成全面的理解，并順利引出計算機網(wǎng)絡的三大功能，為后續(xù)活動的順利開展做好準備。

（三）豐富教學實踐，鞏固計算思維

1.組織小組合作

高中信息技術學科具有一定的實踐性，要求學生掌握理論知識內(nèi)涵的同時還要靈活運用所需內(nèi)容解決具體問題，在實踐中提高個人綜合素養(yǎng)[5]。為了達到這一目的，教師應組織多元化的實踐活動，引導學生集中思考，以小學合作的方式展開研究，以此促進計算思維的發(fā)展。基于此，在實際教學中，教師在培養(yǎng)計算思維之余還應重點鍛煉學生的合作意識和人際交往能力。信息技術課程包含較多的實踐內(nèi)容，而且這些內(nèi)容比較抽象，學生在獨立思考時很難總結(jié)出解決方案，也不利于計算思維的開拓。面對這一局面，教師應積極組織班級同學展開小組合作，針對具體問題發(fā)表自己的想法和觀點，經(jīng)過深入交流激發(fā)更多靈感，實現(xiàn)團隊協(xié)作能力和計算思維能力的同步提升。以教科版高一必修一“我們身邊的數(shù)據(jù)”為例，當學生對本課基礎知識形成一定了解后，要求他們根據(jù)閱讀教材中的文字信息思考數(shù)據(jù)、信息和知識之間的關系，并將自己的成果分享給組內(nèi)其他成員，在合作探究中加強對課程內(nèi)容的理解。以小組的形式展開研究，使學生在實際案例的引導下總結(jié)出信息的載體依附性、價值性、實效性以及共享性，全面總結(jié)出信息的四個特點，也讓學生感受到團隊的力量，在組內(nèi)成員的默契配合下鞏固計算思維，推動學科核心素養(yǎng)的進一步發(fā)展。

2.巧設實踐活動

現(xiàn)階段部分高中生的計算思維被局限于課堂上，他們在潛意識中認為只有在課堂中才能學習理論知識和實踐技能，導致計算思維的發(fā)散受到阻礙，難以實現(xiàn)更高層次的教學目標。而且在日常教學中，課后實踐活動較少，學生沒有參加的機會和途徑，對計算思維的鞏固產(chǎn)生不良影響。因此，教師應意識到這一問題，積極設計更多類型的課后實踐活動，以新穎的方式吸引學生的注意力，促使更多人參與其中，嘗試利用所學內(nèi)容進行實踐，提高知識運用能力的同時對學生的計算思維起到鞏固作用。以教科版高一必修二“信息系統(tǒng)安全風險”為例，通過本課的學習使學生認識信息系統(tǒng)應用過程中存在的風險，增強信息安全風險的防范意識。教師利用課余時間組織一場關于電信詐騙的表演活動，讓學生扮演詐騙犯和受害者，在親身體驗中讓他們了解電信詐騙的常見手段以及各類電信詐騙的損失和危害，并能從中找出電信詐騙信息系統(tǒng)的安全漏洞，經(jīng)過自主探究形成初步有效的典型詐騙防范措施。與此同時，要求學生以手抄報、繪制板報等形式介紹無線網(wǎng)絡中的安全風險，從問題表象到問題出現(xiàn)的原理，列舉出無線網(wǎng)絡風險的防范措施，起到一定的宣傳作用，讓更多身邊人樹立防范意識，保證自己的權益不受侵害。在實踐活動的輔助下使學生的計算思維得到強化，推動學科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

結(jié)束語

綜上所述，信息技術的快速發(fā)展對學生的學習與生活產(chǎn)生較大影響，改變了他們的學習方式，更加注重對其綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。在高中信息技術教學中滲透計算思維，引導學生結(jié)合所學內(nèi)容自主探究問題的多種解決方案，可以增強其數(shù)據(jù)分析和解決問題能力，進一步加深對理論知識的理解，并能熟練地運用于實踐中，彰顯計算思維對發(fā)展綜合素養(yǎng)產(chǎn)生的積極影響。

參考文獻

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[5]楊紅梅.計算思維在高中信息技術課程教學中的培養(yǎng)策略研究[J].考試周刊，2022（26）：139-142.