基于計算機思維的高中信息技術教學

《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》強調以學科概念為基礎，構建結構化的教學課程體系，通過主題式的教學方式，將教學內容與實際場景相結合，以更好地提升學生的學科核心素養。本課程教學目的在于向學生傳授信息技術基礎知識與技能，著重培養學生的信息素養與創新思維。通過學習，學生將適應快速變化的信息時代，具備計算機思維以及創新能力。

一、計算機思維概述

計算機思維作為一種綜合應用計算機科學知識、技能以及思維方法來解決信息技術問題的能力，通過深入學習與實踐，可以培養學生的計算機思維方式，并在多個領域實現高效的問題解決。計算機思維核心包括包容性、抽象性、靈活性（見表1）。隨著科學技術的發展，計算機思維將變得非常重要，幫助人們更好地適應快速發展的數字化時代。教師對高中生進行計算機思維培養，可以使學生更加系統地分析問題，提升解決問題的效率與創新性。計算機思維中的跨學科特性使其在藝術、人文以及社會科學等多個領域都有較為廣泛的應用前景。

二、高中信息技術中計算機思維的培養價值

（一）培養信息技術素養：適應社會發展的關鍵

在信息時代背景下，計算機思維作為信息技術核心素養的重要組成，是學生適應和應對社會發展的關鍵能力。培養學生的計算機思維是高中信息技術教育目標之一，以幫助學生更好地了解社會發展現狀，敏銳捕捉、感知信息技術變化，以更好地規避因信息技術帶來的一系列風險。在培養學生計算機思維的同時，教師需要鍛煉學生迎難而上的優秀品質，以及個人面對挑戰所展現出的適應性、創新性，以更好地應對社會變化。當前為了培養學生的信息素養，教師可以將計算機思維與其他學科相融合，讓學生在理解計算機技術的基礎上，嘗試參與到項目式學習、編程類競賽等實踐活動中，學生可以在實踐中加深對計算機思維的理解。現階段教育并非單純的知識傳授，而是需要讓學生在探索信息技術中發展個人興趣與特長，在變化中茁壯成長。

（二）培養創新能力：信息技術教育的新篇章

在新課改背景下，信息教育已成為培養學生創新能力的重要渠道和路徑，教師設計多元化、創新性的教學內容，有效地激發學生對信息技術的學習興趣，使其保持學習的積極性。以課堂為載體，教師設計多元化、趣味性、挑戰性的問題，在思考中逐步培養學生的創新意識，鼓勵學生嘗試用不同的方式解決問題，以此鍛煉學生的思維能力。教師還可以組織學生開展小組討論、任務探究，以合作的形式培養學生的團隊意識與綜合能力，讓學生將所學知識應用到具體實踐中，使學生在理解知識點的同時培養解決問題的能力與創新思維，這也是計算機思維培養的重要方式之一。

（三）邏輯思維與聯系思維：計算機思維的雙翼

信息技術教學中邏輯思維與聯系思維是培養學生計算機思維的重要因素，前者強調分析問題、構建論證，后者需要學生理解不同概念、知識點間的聯系，構建完整的網絡體系（知識框架），鼓勵學生從不同視角實現對問題的探究，加深學生對計算機科學的理解，鼓勵與其他學科的聯動，形成全面的知識網絡。由此可知，兩者并非只存在于信息技術學科，也可以延伸到其他學科，通過跨學科方式構建新的知識，并以案例的形式呈現出來，向學生展現如何利用邏輯思維思考問題，整合信息技術與其他學科知識，從而提升學習效率。

三、基于計算機思維的高中信息技術教學實踐

（一）以學生為中心，激發學生的計算機思維潛能

在新課改背景下，高中信息技術教師的教學角色發生了改變，其不僅是知識的傳遞者，還是課堂教學的引導者與激勵者，雖然信息技術課程未能直接參與到高考，但仍不能忽視其對學生發展的重要性。任課教師需要認識到信息技術學科的重要性，并結合學生的興趣愛好，準備相關的學習內容，確保教學活動的趣味性、科學性。在具體教學中，教師要以計算機思維培養為核心，尊重學生的主體地位，鼓勵學生主動探索，以學生感興趣的話題、故事為引導，思考信息技術知識、應用原理，激發學生的探究欲。

以滬科版必修1“調查中學生移動學習現狀”為例，作為滬科版“數據與計算”第二單元項目三課程活動，教師通過設定一個具體的“中學生移動學習現狀”調查任務，幫助學生明確主題范圍與目標，這是計算機思維培養的關鍵性步驟，即：明確問題的概念與需求。

環節一：情境導入（5分鐘）

教師：今天我們將開啟一場特殊的探索之旅，旅行的目的是移動學習，請同學們觀看大屏幕。

（隨著教師的指引，學生將視線轉向大屏幕）

教師：大家看，這位同學正在公交車上使用平板電腦復習功課，這種學習方式有什么好處呢？還有這位同學是在咖啡店里使用手機App記憶單詞。

（教師選擇貼近學生實際生活的案例，引導學生思考移動學習的場景，喚醒學生的記憶，增強課堂教學的趣味性）

教師：在信息時代的背景下，移動學習工具的出現，成為我們生活與學習不可或缺的一部分。移動學習不僅打破了時空界限，還促進了學生在自由的世界中探索知識，但是同學們是否想過一個問題，移動學習在我們生活中的普及，究竟給我們帶來了怎樣的便利與挑戰呢？

（教師的問題引發了學生的思考）

學生1：老師，我們可以設計一份調查問卷，通過問卷的方式收集不同年級學生的移動學習習慣與學習感受，以便更全面地了解移動學習在我們生活中的普及情況。

教師：你的建議非常好，的確，問卷調查可以讓我們直接、高效地獲取想要的數據信息。

學生2補充道：我們還可以思考如何利用科學的方式處理和分析這些數據，讓數據結果更直觀、準確。

教師：非常好，數據分析是我們獲取結果的重要環節之一。

……

教師：既然同學們對這場調查都有自己的想法和理解，接下來，就讓我們一起努力，將這些想法變成事實。

本單元教學中應強調數據的重要性，學生需要知曉問卷的設計方法、如何開展數據收集。在培養學生的計算機思維，數據起到了重要的驅動和決策作用。在問卷設計中，學生需要將具體問題抽象化，以便于識別其中的變量、數據點。與此同時，教師可以選擇合適的算法帶領學生進行數據加工與分析，這是計算機思維中思維實踐的重要過程，在數據分析、報告撰寫中需要培養學生的邏輯能力（整合數據、得出結論）。本節課從問卷設計到報告撰寫，都體現了計算機思維的重要性，培養學生的數據分析、處理能力，就問題定義、數據驅動等均是培養學生計算機思維的重要方式和渠道，這為學生的后續學習奠定了堅實的基礎。

（二）以數據處理為核心，培養學生的計算機思維

“中學生移動學習現狀”調查，傳授電子表格軟件功能使用，如數據的透視、宏編程與條件格式化等，以此提升學生數據處理的效率。學生將收集到的數據轉化為對應的圖表，增強其表現力與解釋力。因學生缺乏數據采集、分析實踐的經驗，教師需要設計具體案例，讓學生了解數據采集的全過程，如數據的來源、收集方法以及分析技巧等，鼓勵學生小組合作，在參與中可以培養學生的批判性思維與創新能力。

環節二：概念講解

教師：同學們在剛才的暢談中已經就如何開展移動學習現狀調查有了自己的想法，接下來，我們將進入概念講解環節，了解什么是數據處理以及數據處理的過程。

（教師打開課件，向學生展示數據處理的流程圖）

教師：數據處理，簡單來說就是將原始數據信息進行匯總，并提煉出其中有用的信息的過程，一般來說，數據處理，包括數據收集、數據清洗、數據分析以及數據可視化等環節，每個環節都非常重要，直接影響到我們對最終結果的判斷。

（教師結合課件內容，講解數據處理的過程）

教師：結合剛才的內容，我們思考一下如何進行問卷設計，一份好的問卷可以幫助我們獲取想要的信息，一旦問卷內容出現偏差，我們將無法得到想要的最終結果，為此我們需要遵循目的明確、問題清晰、選項全面等原則。

（教師利用多媒體向學生展示什么是問卷中的開放問題，什么是封閉問題以及避免問題間的干擾）

教師：其實在我們的實際生活中，無論是學術研究、市場調研還是企業決策等，都離不開數據信息，通過數據的收集、整理和分析可以發現其中規律，可以預測未來發展趨勢，做好評估。

（在整個過程中學生全神貫注地聽著教師的講解并做好記錄，也有部分學生會積極舉手提出問題）

學生1：老師，若我們在數據分析時發現有部分數據異常，應該怎么處理呢？

教師：你思考得很全面，當發現數據異常時，我們要判斷數據異常的原因，是錄入時失誤還是存在特殊情況：若是有效數據則需要保留，并針對其進行分析；若是無效數據，需要對其進行清洗或是剔除。

隨著師生互動的開展，課堂教學氛圍逐漸活躍，學生也在教師的引導下形成了正確的數據處理觀，了解數據的處理方法，為后續進一步學習奠定基礎。

（三）打造多元化學習體驗，深耕學生計算機思維培養

計算機思維呈現出多樣化的特點，在課堂教學中教師需要采用靈活多變的教學方法，以更好地適應不同學生的學習風格與需求，如向學生展示信息技術在生活中的應用成果（人工智能、自動駕駛以及智能家居等），或開展主題式探究學習，讓學生圍繞某個特定的主題進行深入研究和學習，利用小組合作，讓學生在組內分享個人的觀點，協作解決，以此提升整體的教學效率。

以滬科版必修1“調查中學生移動學習現狀”為例。

環節三：問卷設計

教師：經過剛才的分析，我們對數據處理以及問卷設計有了一定的了解，接下來就是動手實踐的時候了。現在，我們回顧下問卷設計的原則以及注意事項。

（教師在黑板上列出問卷設計的原則和過程）

教師：為了給同學們更直觀的感受，老師展示一份問卷設計范例，請同學們一起來分析這個問卷的優缺點。

（教師利用多媒體向學生展示問卷設計范例，并設置問題，引導學生思考、分析，鼓勵學生提出自己的看法）

教師：剛才同學們AFSGthszN/Qf30tAhFZHEzZAgg3cuITUY2kCFg2CtEc=的分析非常到位，現在我們以學習小組的形式，分組設計一份關于“中學生移動學習現狀”的調查問卷。

（教師將學生根據班級情況分成若干學習小組，做好組內分工）

在整個過程中，學生興奮地討論自己對此次問卷設計的看法，并在小組長的帶領下，明確分工，相互合作。

環節四：數據采集

教師：同學們，在剛才的環節中我們已經完成了問卷設計，現在將進行關鍵的一步——數據采集，數據采集的方式將直接影響我們對后續結果的分析。今天我們將要學習常用的數據采集工具。

（教師利用多媒體向學生展示常用的數據采集工具，如在線問卷平臺、紙質問卷等）

教師：在線問卷調查方式較為便捷，可以實現數據自動化分析，近些年備受歡迎，我們可以通過創建問卷鏈接或者二維碼，分享給受訪者即可。相反紙質問卷的設計更適應于一些特殊場景，如受訪者不習慣使用電子設備或者網絡條件不好的環境等。

（教師向學生展示如何在在線問卷調查平臺上創建簡單的問卷）

教師：接下來，我們將進行一次模擬數據采集活動，現在每組選出一個代表，作為受訪者，其余成員扮演采集者，利用剛才的工具選擇合適的方式進行數據收集。

（學生開始分角色扮演，進行數據采集的模擬活動）

通過示范活動，學生可以了解如何使用在線軟件。通過親身體驗，學生可以了解數據采集的全過程，加深對數據采集方法的理解。在模擬環境中，學生可能會遇到各種問題，在這期間可通過小組討論嘗試解決，以此培養合作能力。

（四）融合理論與實踐，全面培育學生的計算機思維

課堂教學強調理論知識與實踐相結合，讓學生在實際操作中深化對課堂知識點的理解，掌握正確的應用方法，在理論學習的基礎上，組織學生上機操作，鞏固課堂所學。在這期間，教師可以進行實操演示，讓學生在觀看后模仿，排除基本干擾。在實踐中，教師要鼓勵學生思考能否用其他的方式達到最終的目標，培養學生的發散性思維，或者準備多樣化的教學主題供學生選擇，以此提升學生的學習動機與學習效果。在學習中若是學生遇到障礙或者問題，教師應采用點撥的形式引導，而并非直接干預，這樣能更好地鼓勵學生自主探索并解決問題。當學生成功解決問題后，教師應給予及時的肯定，從而使學生建立學習的自信心。

環節五：數據處理

教師（邊操作邊講解）：接下來我們將進一步認識Excel，Excel在數據處理中如同一把銳利的武器。

（教師講解Excel數據的功能、排序、篩選、條件格式設置、數據透視表分析等）

教師：現在我們拿著剛才調研的原始表格，嘗試利用Excel做數據統計與處理。

在環節五部分，教師將理論知識與實際操作相結合，讓學生在實踐操作中加強對Excel數據處理功能的理解，并掌握其在具體調研中的應用方法。在環節五的學習中，學生不僅可以鞏固課堂上所學的Excel操作技能，還能將知識與調研任務相關聯，提升自身的問題解決能力。

（作者單位：福州高新區第一中學，閩侯縣第三中學）

編輯：趙文靜