高中信息技術(shù)編程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

在新高考背景下，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，將培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維作為高中信息教學(xué)的重要目標(biāo)。計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問(wèn)題解決過(guò)程中所展現(xiàn)出的抽象、分解、建模、算法設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)。這一能力的培養(yǎng)有助于讓學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)算法形成解決方案，并將其遷移運(yùn)用于解決實(shí)際問(wèn)題。計(jì)算思維既是計(jì)算機(jī)編程人員所需要具備的基礎(chǔ)技能，也是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的重要基礎(chǔ)。教師通過(guò)開(kāi)展高中信息技術(shù)編程教學(xué)活動(dòng)，能夠幫助學(xué)生理解算法原理，養(yǎng)成初步運(yùn)用算法思維的習(xí)慣，并通過(guò)實(shí)踐鍛煉設(shè)計(jì)與分析算法的能力。因此，在高中信息技術(shù)編程教學(xué)中，教師應(yīng)深入探索并理解計(jì)算思維的內(nèi)涵與外延，圍繞培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維素養(yǎng)，創(chuàng)設(shè)高中編程教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生建立完善的數(shù)字思維與計(jì)算思維體系，提高學(xué)生的綜合信息技術(shù)能力，為社會(huì)培養(yǎng)更多高素質(zhì)人才。

一、高中信息技術(shù)編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的意義

（一）適應(yīng)學(xué)生未來(lái)職業(yè)需求

在當(dāng)前信息社會(huì)背景下，信息技術(shù)已被應(yīng)用于社會(huì)生活中的各個(gè)方面，無(wú)論是學(xué)習(xí)還是工作都離不開(kāi)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)和使用。因此，在高中信息技術(shù)編程教學(xué)中，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。這就要求教師不僅要教會(huì)學(xué)生計(jì)算機(jī)操作的技能，還要培養(yǎng)學(xué)生的解決問(wèn)題能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力以及理解人類行為的基本技能，以此幫助學(xué)生深入理解技術(shù)背后的邏輯。同時(shí)，教師還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生良好的適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生從多角度出發(fā)，靈活運(yùn)用知識(shí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，為其更好地適應(yīng)未來(lái)職業(yè)需求打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）提升學(xué)生問(wèn)題解決能力

計(jì)算思維作為信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，融合了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等多重能力要素，是促進(jìn)學(xué)生綜合能力發(fā)展的必備技能。在高中信息技術(shù)編程教學(xué)中，教師以編程為載體，遵循計(jì)算機(jī)思維流程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題界定、特征抽象、建模組織，以此明晰和簡(jiǎn)化問(wèn)題，使學(xué)生能夠基于給定的信息資源，選擇恰當(dāng)?shù)乃惴ㄟM(jìn)行編程，最終實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。這種思維訓(xùn)練可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何將復(fù)雜問(wèn)題拆解為若干個(gè)小問(wèn)題，并找到合適的算法進(jìn)行解決。這種能力不僅可以運(yùn)用于學(xué)習(xí)信息技術(shù)，還可以遷移到學(xué)生的實(shí)際生活或其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用綜合能力解決問(wèn)題，從而滿足學(xué)生的成長(zhǎng)需求。

（三）推進(jìn)新課程改革進(jìn)程

在新課標(biāo)的指引下，教師應(yīng)根據(jù)當(dāng)前教育對(duì)人才培養(yǎng)的要求，為學(xué)生設(shè)定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，滿足學(xué)生的成長(zhǎng)需求。計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)重要的組成部分，因此教師在編程教學(xué)中應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，避免單一理論知識(shí)的講授，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法。同時(shí)，教師應(yīng)結(jié)合社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀，深刻認(rèn)識(shí)到深入開(kāi)展信息技術(shù)教學(xué)活動(dòng)的必要性，及時(shí)優(yōu)化和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)，以此提高高中信息技術(shù)編程教學(xué)效率。這種教學(xué)模式的創(chuàng)新和教學(xué)重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，有助于落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，推進(jìn)新課程改革進(jìn)程。

（四）有助于培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力

在當(dāng)前快速發(fā)展的信息社會(huì)中，信息技術(shù)應(yīng)用面廣、更新速度快，想要緊跟社會(huì)發(fā)展的腳步，無(wú)論是教師還是學(xué)生都需要不斷學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)。在高中信息技術(shù)編程教學(xué)中，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，幫助學(xué)生養(yǎng)成利用啟發(fā)式推理尋求解答的思維習(xí)慣，使學(xué)生在面對(duì)未知的事物時(shí)，能夠充分調(diào)動(dòng)自己的思維與想法，進(jìn)行主動(dòng)的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度，通過(guò)整合身邊的各種資源，提煉相關(guān)信息，享受學(xué)習(xí)與探索的樂(lè)趣，從而更加自信地面對(duì)各種挑戰(zhàn)，養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，為終身學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、高中信息技術(shù)編程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

（一）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，奠定計(jì)算思維基礎(chǔ)

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)前的高中信息技術(shù)編程教學(xué)中，部分教師仍然采用講練結(jié)合的方式開(kāi)展信息技術(shù)教學(xué)活動(dòng)，雖然在教學(xué)中融入了學(xué)生實(shí)踐練習(xí)，但由于教師教學(xué)觀念的滯后，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐練習(xí)僅局限于教師講解內(nèi)容的重復(fù)練習(xí)，缺乏遇到問(wèn)題和解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)，難以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通，從而影響了課堂教學(xué)質(zhì)量。教師想要在教學(xué)中有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，就應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，將教學(xué)重心從單一的技能傳授轉(zhuǎn)移到計(jì)算思維的全面培養(yǎng)上，以學(xué)生的實(shí)踐能力和終身學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，以此促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的深入發(fā)展。

首先，教師應(yīng)立足新課標(biāo)的要求和學(xué)生的學(xué)情，從宏觀角度構(gòu)建課程框架，將計(jì)算思維的幾個(gè)核心要素——問(wèn)題分解、模式識(shí)別、抽象思維和算法設(shè)計(jì)融入教學(xué)活動(dòng)。其次，教師應(yīng)不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，突出學(xué)生在課堂上的主體地位，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在主動(dòng)參與和積極探索中，提高他們的獨(dú)立思考與解決新問(wèn)題的能力。最后，教師應(yīng)將計(jì)算思維培養(yǎng)融入評(píng)價(jià)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)以評(píng)促教，真正落實(shí)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。此外，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)，使其在學(xué)習(xí)和生活中，都能夠運(yùn)用所學(xué)高效解決問(wèn)題，并快速適應(yīng)技術(shù)環(huán)境的變化，為其今后的學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）重視情境創(chuàng)設(shè)，激活學(xué)生思維體驗(yàn)

高中信息技術(shù)編程教學(xué)難度相對(duì)較大，對(duì)學(xué)生的能力要求也較高。為了消除學(xué)生的畏難心理，使其積極投入編程學(xué)習(xí)活動(dòng)，就需要教師結(jié)合學(xué)生興趣創(chuàng)設(shè)適宜的教學(xué)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的多重感官，豐富學(xué)生的思維體驗(yàn)，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)興趣以及實(shí)際生活進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，讓他們?cè)谑煜さ沫h(huán)境下主動(dòng)投入到知識(shí)的構(gòu)建中。這種教學(xué)模式能夠極大地激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)力，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到編程學(xué)習(xí)不是枯燥的重復(fù)技能學(xué)習(xí)，而是貫穿于生活各個(gè)方面的內(nèi)在邏輯，只有掌握了這些內(nèi)在邏輯，才能了解事物運(yùn)行的機(jī)制。因此，學(xué)好編程不僅能很好地完成高中階段的學(xué)習(xí)任務(wù)，還為學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活帶來(lái)極大便利。學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的情境中，將編程知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，并全身心地投入學(xué)習(xí)，逐漸將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，并形成高效的計(jì)算思維。

以教科版高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第二單元第一節(jié)“計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程”的教學(xué)為例。該節(jié)課作為編程計(jì)算的入門(mén)篇章，其知識(shí)內(nèi)容較為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生的能力要求也不高，旨在通過(guò)本節(jié)課教學(xué)幫助學(xué)生了解計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程，學(xué)習(xí)流程圖的規(guī)范表示方法，學(xué)會(huì)使用自然語(yǔ)言和流程圖描述算法，并掌握算法的三種基本結(jié)構(gòu)。在教學(xué)實(shí)踐中，教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)超市購(gòu)物的情境，并讓學(xué)生利用流程圖符號(hào)表示超市購(gòu)物的流程，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)算法的初步認(rèn)識(shí)。之后，教師引導(dǎo)學(xué)生遷移知識(shí)，結(jié)合算法的三種基本結(jié)構(gòu)，模擬超市購(gòu)物行為，深入理解算法的具體應(yīng)用。例如，順序結(jié)構(gòu)是按照自上而下的順序依次執(zhí)行程序語(yǔ)句，也就是先買東西再結(jié)賬；分支結(jié)構(gòu)則是根據(jù)給定條件通過(guò)判斷框體現(xiàn)選擇邏輯，即滿足則選A、不滿足則選B，如有的話買油菜，沒(méi)有的話則買白菜。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與其中，并在知識(shí)遷移中培養(yǎng)其計(jì)算思維。

（三）借助問(wèn)題分析，明確具體實(shí)踐計(jì)劃

編程教學(xué)具有較高的實(shí)踐性，對(duì)學(xué)生思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力提出了較高要求。傳統(tǒng)的講授式教學(xué)雖然可以在短時(shí)間內(nèi)傳授大量知識(shí)，但對(duì)編程教學(xué)而言，其教學(xué)優(yōu)勢(shì)并不明顯。因此，教師可以運(yùn)用問(wèn)題教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問(wèn)題展開(kāi)思考和解答，在對(duì)問(wèn)題的想象分析中，制定明確的實(shí)施計(jì)劃，通過(guò)不斷思考、實(shí)踐、完善和改進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。在實(shí)際教學(xué)中，首先，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，明確問(wèn)題的核心要素及其可能的結(jié)果，使學(xué)生初步理解問(wèn)題的復(fù)雜性和多維性，為后續(xù)的問(wèn)題解決奠定基礎(chǔ)。其次，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)分析結(jié)果制定詳細(xì)的實(shí)踐計(jì)劃，包括具體的解決步驟、應(yīng)具備的能力以及資源信息等。最后，學(xué)生還要在問(wèn)題解決過(guò)程中不斷反思和調(diào)整預(yù)想結(jié)果與實(shí)施行為，根據(jù)實(shí)際情況評(píng)估并調(diào)整解決方案，確保在面對(duì)新問(wèn)題時(shí)能夠迅速、有效地制定和調(diào)整解決方案。

以教科版高中信息技術(shù)必修一《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第二單元第一節(jié)“做出判斷的分支”的教學(xué)為例。教師通過(guò)分析教學(xué)內(nèi)容，明確本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為：幫助學(xué)生掌握順序的結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)等基本概念；學(xué)會(huì)賦值語(yǔ)句、if語(yǔ)句的用法；能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)編寫(xiě)簡(jiǎn)單程序。在任務(wù)一“利用賦值語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)計(jì)算”教學(xué)中，首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：“如何計(jì)算最適宜的運(yùn)動(dòng)心率？”教材中給出了一個(gè)明確但不完整的流程圖，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合給出的信息“該同學(xué)今年16歲，安靜心率為71。最適宜運(yùn)動(dòng)心率=（220–年齡–安靜心率）×（60%～80%）＋安靜心率”，思考程序運(yùn)行中有哪些常量，如220、0.6等；有哪些變量，如程序運(yùn)行框low、high后跟的數(shù)字。其次，學(xué)生通過(guò)觀察程序運(yùn)行框中的運(yùn)算符與表達(dá)式，進(jìn)一步明確問(wèn)題解決思路。最后，教師可以讓學(xué)生嘗試編寫(xiě)程序并進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。學(xué)生通過(guò)問(wèn)題分析和明確的實(shí)踐計(jì)劃，結(jié)合持續(xù)的反思和調(diào)整，從而搭建了一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)框架，有效提高了自身的計(jì)算思維能力。

（四）設(shè)計(jì)小組活動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維意識(shí)

小組合作作為一種需要學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作才能開(kāi)展的學(xué)習(xí)模式，其有助于在團(tuán)結(jié)協(xié)作、互幫互助的學(xué)習(xí)氛圍中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，從而有效提高課堂教學(xué)效率。在開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行合理分組，確保小組成員之間能力互補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)小組成員共同成長(zhǎng)和進(jìn)步。在小組合作學(xué)習(xí)的過(guò)程中，教師應(yīng)鼓勵(lì)組內(nèi)每個(gè)學(xué)生都要積極參與討論、共同決策，從而構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)框架。這種教學(xué)模式與學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律高度契合，教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)同一項(xiàng)目或問(wèn)題進(jìn)行深入探究與合作解決，以此提高他們的團(tuán)隊(duì)合作能力、計(jì)算思維能力以及實(shí)踐操作能力，為學(xué)生的全面發(fā)展提供有效支持。

以教科版高中一年級(jí)信息技術(shù)教學(xué)為例。教師通過(guò)分析教材，明確了其編程計(jì)算中的章節(jié)內(nèi)容，包括理解計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程，并借助程序提高問(wèn)題解決的效率。鑒于高中一年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，教師可以采取小組合作學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行Python游戲作品案例的分析與實(shí)踐。首先，小組成員需要在實(shí)踐活動(dòng)中深入分析Python游戲作品所包含的python語(yǔ)言的基礎(chǔ)概念知識(shí)，如代碼、變量、常量、賦值等，并通過(guò)互相檢驗(yàn)，夯實(shí)這些基礎(chǔ)知識(shí)。其次，小組成員需要進(jìn)一步了解Python游戲作品屬于算法三種基本結(jié)構(gòu)中的哪一種，從而明確條件邏輯表達(dá)式的構(gòu)成，為培養(yǎng)良好的程序書(shū)寫(xiě)習(xí)慣奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。最后，小組成員通過(guò)相互配合，借助Python游戲作品進(jìn)行綜合練習(xí)，包括三種基本結(jié)構(gòu)的運(yùn)用。在練習(xí)過(guò)程中，學(xué)生難免會(huì)出現(xiàn)語(yǔ)法和程序方面的錯(cuò)誤，這就需要小組成員之間相互提醒、相互監(jiān)督，共同探索解決問(wèn)題的辦法，在不斷實(shí)踐改進(jìn)中提高自身的計(jì)算思維能力。這種學(xué)習(xí)模式不僅增強(qiáng)了學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)，還充分發(fā)揮了編程教學(xué)在推動(dòng)學(xué)生全面發(fā)展中的關(guān)鍵作用，有效提高了學(xué)生的綜合能力。

（五）豐富評(píng)價(jià)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展

評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)成果、反饋教師教學(xué)成果的重要依據(jù)。在高中信息技術(shù)編程教學(xué)中，教師需要豐富評(píng)價(jià)內(nèi)容，將學(xué)生計(jì)算思維能力列為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以確保學(xué)生計(jì)算思維的有效培養(yǎng)。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系往往側(cè)重于編程技能和項(xiàng)目成果，忽視了教學(xué)過(guò)程中學(xué)生計(jì)算思維的運(yùn)用與發(fā)展，這不利于教師全面了解學(xué)生的學(xué)情。在核心素養(yǎng)背景下，教師應(yīng)將評(píng)價(jià)的重點(diǎn)從代碼正確性轉(zhuǎn)移向計(jì)算思維培養(yǎng)，從而全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)全過(guò)程，通過(guò)采用持續(xù)的項(xiàng)目評(píng)估，對(duì)學(xué)生每個(gè)階段進(jìn)行具體評(píng)價(jià)，并結(jié)合項(xiàng)目成果進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，確保評(píng)價(jià)的全面性和綜合性。在評(píng)價(jià)主體方面，除了教師的評(píng)價(jià)外，還可以引入小組互評(píng)或?qū)W生自評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度思考問(wèn)題，反思自己的思維過(guò)程和策略的有效性，從而全面檢驗(yàn)成果，增強(qiáng)反思能力，加深對(duì)計(jì)算思維的理解和運(yùn)用。教師通過(guò)豐富評(píng)價(jià)內(nèi)容，不僅能有效評(píng)估學(xué)生在計(jì)算思維方面的成長(zhǎng)，還能激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中主動(dòng)運(yùn)用并反思計(jì)算思維，從而深入推動(dòng)其計(jì)算思維能力的發(fā)展，滿足學(xué)生全面發(fā)展的需求。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，編程作為高中信息技術(shù)教學(xué)中重要的組成部分，不僅是學(xué)生完成高中階段學(xué)習(xí)任務(wù)必須掌握的知識(shí)內(nèi)容，還是他們未來(lái)生活和工作的必備技能。教師培養(yǎng)學(xué)生的編程教學(xué)與計(jì)算思維，旨在為了幫助學(xué)生形成一種解決問(wèn)題的思維，通過(guò)運(yùn)用分析、抽象、邏輯推理等方式，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，并利用編程語(yǔ)言或計(jì)算機(jī)工具實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)不斷優(yōu)化學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)方法，通過(guò)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、借助問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)小組活動(dòng)以及豐富評(píng)價(jià)內(nèi)容等策略，提高編程教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，為學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。