在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的策略

【摘要】本文論述在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的策略，提出革新教學(xué)模式、強(qiáng)化教學(xué)引導(dǎo)、豐富教學(xué)實踐等舉措，旨在提高學(xué)生的計算思維能力。

【關(guān)鍵詞】高中信息技術(shù)課程 計算思維 培養(yǎng)策略

【中圖分類號】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）23-0054-04

計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)思維思考、分析和解決問題的一種思維方式，是計算機(jī)編程人員普遍具備的能力。計算思維還包含了一定的數(shù)學(xué)思維和工程思維，相對來說，它比編程更加抽象、靈活。高中生已經(jīng)開始學(xué)習(xí)程序設(shè)計相關(guān)的課程，但由于學(xué)習(xí)難度較大導(dǎo)致效率偏低。在日常教學(xué)中，教師應(yīng)循序漸進(jìn)地引入培養(yǎng)學(xué)生計算思維的內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，提高學(xué)生解決實際問題的能力，擴(kuò)展學(xué)生思維的深度。

一、革新教學(xué)模式，養(yǎng)成計算思維習(xí)慣

計算思維是一種開放性較強(qiáng)的思維，需要學(xué)生勇于創(chuàng)新、善于思考，不斷突破思維的桎梏，發(fā)散思維，充分發(fā)揮想象力。長期以來，信息技術(shù)教學(xué)模式相對刻板，學(xué)生的思維跟著教師走，思考時間不足、思考空間不大，不利于培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。因此，教師應(yīng)革新傳統(tǒng)的教學(xué)模式，根據(jù)課堂實際情況和學(xué)情選擇教學(xué)模式，主動探索游戲化教學(xué)、項目教學(xué)、混合式教學(xué)等教學(xué)模式，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計算思維習(xí)慣。

（一）開展游戲教學(xué)

游戲教學(xué)是在教學(xué)過程中導(dǎo)入游戲機(jī)制，讓學(xué)生在游戲過程中習(xí)得知識的一種教學(xué)模式。教師可以充分利用學(xué)生愛玩計算機(jī)游戲的特點開展游戲教學(xué)，進(jìn)一步激活學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)知識的興趣，讓學(xué)生在輕松、愉悅、自由的學(xué)習(xí)環(huán)境中，運用計算思維完成游戲，從而培養(yǎng)計算思維。如此一來，學(xué)生都會積極參與游戲教學(xué)活動，而不至于沉浸在網(wǎng)絡(luò)游戲中。

教師應(yīng)該精心設(shè)計游戲內(nèi)容，將游戲性與認(rèn)知性相結(jié)合，并增加競賽元素、設(shè)置游戲獎勵環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在游戲中挑戰(zhàn)自我，挑戰(zhàn)同伴，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的計算思維潛力。如在教學(xué)《文件管理方式》一課時，教師在學(xué)生的計算機(jī)中隱藏了幾個特殊的音樂文件，讓學(xué)生自行尋找這些文件。大部分學(xué)生計算機(jī)里的文件都比較混亂，學(xué)生很難快速找到。為了解決問題，學(xué)生必須認(rèn)真觀看教材，不斷嘗試各種方法搜索文件，最終找到解決問題的方法。隨后，教師將搜索文件設(shè)置為游戲關(guān)卡，讓學(xué)生在游戲闖關(guān)的過程中學(xué)習(xí)新知。游戲規(guī)則是學(xué)生每找到一個文件加一分，積分最多的取勝，教師給予物質(zhì)獎勵。最后，教師讓學(xué)生整理所有文件，按照一定規(guī)律排列文件，教學(xué)效率得到大幅度提高。教師通過設(shè)置“尋找文件”的游戲，通過賺取游戲積分的方式，讓學(xué)生獨立查找文件，形成信息管理的意識，養(yǎng)成計算思維習(xí)慣。

（二）引入項目教學(xué)

項目教學(xué)由師生共同實施一個項目，將項目分解為幾個模塊，在課堂教學(xué)中將理論與實踐教學(xué)有機(jī)融合，師生一起完成項目任務(wù)。項目教學(xué)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、以項目為中心，學(xué)生是項目教學(xué)的主體。在教學(xué)過程中，教師通過思考、嘗試、探究等步驟，引導(dǎo)學(xué)生找到利用互聯(lián)網(wǎng)和計算機(jī)完成項目的方法，進(jìn)而能夠運用計算思維解決生活中的實際問題，達(dá)到學(xué)以致用的目的。這樣教學(xué)，對學(xué)生計算思維應(yīng)用能力的發(fā)展有很大的幫助。

在教學(xué)《用計算機(jī)處理信息的基本方法》一課時，在學(xué)生掌握計算機(jī)基礎(chǔ)知識、能順利操作計算機(jī)軟件后，教師出示項目：假設(shè)你是物理研究者，需要制作一個“模擬小球做平拋運動”的軌跡圖，請你以自己的方式制作程序。部分學(xué)生認(rèn)為可以用Q Basic語言制作，也有部分學(xué)生認(rèn)為要用C語言制作。教師讓學(xué)生自由選擇編程語言編寫程序。在編程時，頻繁有學(xué)生出現(xiàn)程序邏輯和語法的錯誤，此時，教師讓學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行搜索，尋找解決問題的方法。在這個過程中，教師通過設(shè)置項目，依據(jù)項目要求引導(dǎo)學(xué)生自主探究，充分利用計算思維確定項目的開展方式，引導(dǎo)學(xué)生獨立解決問題，從而獲得較好的教學(xué)效果。

（三）運用混合式教學(xué)

信息技術(shù)教學(xué)也可以分為線上教學(xué)和線下教學(xué)兩個部分，線上教學(xué)主要是組織學(xué)生使用計算機(jī)進(jìn)行實踐，而線下教學(xué)主要是理論和方法的面授。受客觀因素的影響，當(dāng)前線下教學(xué)的占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出線上教學(xué)，教師可以借此機(jī)會引入MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，平衡線上教學(xué)與線下教學(xué)之間的比例，讓學(xué)生在混合式教學(xué)中發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。

在進(jìn)行《數(shù)據(jù)庫管理方式》教學(xué)時，教師先給學(xué)生發(fā)送微課視頻，讓學(xué)生觀看視頻，并結(jié)合教材內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)。學(xué)生一邊觀看視頻一邊做筆記，看完后，教師讓學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的體驗。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)有圖書館管理數(shù)據(jù)庫、庫存管理數(shù)據(jù)庫等，學(xué)生自由選擇數(shù)據(jù)庫完成自主學(xué)習(xí)后，教師又出示設(shè)計有具體問題的導(dǎo)學(xué)案，讓學(xué)生回答如何利用數(shù)據(jù)庫管理相關(guān)知識解決問題，并分析用何種程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理，進(jìn)行程序的設(shè)計。如此教學(xué)，教師以翻轉(zhuǎn)課堂的思路，利用微課、導(dǎo)學(xué)案啟動混合式教學(xué)，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考并解決問題，整個過程都以學(xué)生為主體，大大提升了學(xué)生的計算思維發(fā)展水平。

二、強(qiáng)化教學(xué)引導(dǎo)，培育計算思維意識

當(dāng)前，盡管學(xué)生的主體地位有所提升，但還是離不開教師的引導(dǎo)。信息技術(shù)的所有教學(xué)流程都需要教師主動推進(jìn)，而學(xué)生在課堂中的自由是有限度的，教師要按照循序漸進(jìn)的教學(xué)步驟，才能穩(wěn)定發(fā)展學(xué)生的計算思維。目前，部分學(xué)生受傳統(tǒng)教學(xué)的影響過大，對信息技術(shù)學(xué)科存在偏見，甚至抗拒自由度較大的教學(xué)方式。對此，教師要強(qiáng)化教學(xué)引導(dǎo)，不僅要對教學(xué)流程進(jìn)行優(yōu)化，更要注重學(xué)生意識的引導(dǎo)，進(jìn)一步培育學(xué)生的計算思維意識。

（一）轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

意識會在很大程度上影響行為，教師要重視引導(dǎo)學(xué)生重視計算思維，才能有效提升教學(xué)效果。目前，高中階段的信息技術(shù)課程處于比較尷尬的局面，部分學(xué)校對信息技術(shù)課程重視程度不足，而是將關(guān)注點都放在應(yīng)試科目上，學(xué)生本身也不愿在該學(xué)科耗費太多精力。面對這樣的局面，教師更應(yīng)該改變自身的教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生從思想上重視信息技術(shù)學(xué)科，了解計算思維的優(yōu)勢，為培養(yǎng)學(xué)生的計算思維奠定基礎(chǔ)。

在教學(xué)《信息價值的判斷》一課時，教師用多媒體展示教學(xué)案例：小明收到手機(jī)短信，短信提示他中獎5 000元，但要先將600元稅款轉(zhuǎn)入對方提供的賬戶才能獲得獎金。學(xué)生立刻判斷這是一條詐騙信息。教師又出示很多信息詐騙案例，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)判斷信息價值的重要性。為了指導(dǎo)學(xué)生正確判斷信息的真假性，教師又展示了赤壁之戰(zhàn)中著名的“群英會蔣干中計”歷史事件，然后詢問學(xué)生：“如果你是曹操，是否會受到虛假信息的蒙蔽？”學(xué)生紛紛提出一些案例中存在的邏輯矛盾，認(rèn)為其不符合事物發(fā)展的規(guī)律。接著教師與學(xué)生進(jìn)行深入交流，引導(dǎo)學(xué)生生成一定的計算思維邏輯。教師以現(xiàn)代社會熱點事件導(dǎo)入，聚焦學(xué)生的思維，讓學(xué)生分析具體案例，使其認(rèn)識到學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活緊密聯(lián)系，進(jìn)而對信息技術(shù)更加重視。

（二）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

在信息技術(shù)教學(xué)中，教師通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，能夠刺激學(xué)生的思維，幫助學(xué)生更好地理解新知。信息技術(shù)教學(xué)的最終目標(biāo)不僅僅是讓學(xué)生掌握信息技術(shù)知識和技能，還要提升學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)。學(xué)生在生動的教學(xué)情境中，能獲得感官刺激和情感體驗，在思想層面得到升華，從而認(rèn)可計算思維的價值。教師可以創(chuàng)設(shè)探究性的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，促使學(xué)生有意識地培養(yǎng)自身的計算思維。

《智能信息處理》一課的內(nèi)容非常貼近學(xué)生的生活，教師可以與學(xué)生交流人工智能方面的知識。首先，教師以提問導(dǎo)入新課，讓學(xué)生列舉人工智能在生活中應(yīng)用的實例。學(xué)生提出小愛同學(xué)、Siri、送餐機(jī)器人等案例，由此引入智能機(jī)器人相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。其次，教師利用多媒體課件，為學(xué)生播放一段機(jī)器狗跳舞的視頻，以及機(jī)器人AlphaGo擊敗職業(yè)圍棋選手的視頻，讓學(xué)生認(rèn)真觀看并發(fā)表看法。最后，教師要求學(xué)生按照自己的想法設(shè)計一款人工智能機(jī)器人，并以此作為學(xué)生的編程學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生在設(shè)計過程中提出很多頗具趣味性和實用性的新奇人工智能設(shè)想，比如實時翻譯機(jī)器人、捕捉老鼠機(jī)器人、園林機(jī)器人等，并有針對性地設(shè)計這些人工智能機(jī)器人的編程。這樣教學(xué)，教師緊貼日常生活創(chuàng)設(shè)探究性的教學(xué)情境，為學(xué)生展示其感興趣的內(nèi)容，有效提高了學(xué)生的計算思維能力。

（三）改善教學(xué)評價

教學(xué)評價體系能夠引發(fā)學(xué)生對自身綜合能力的反思，掌握自身計算思維的不足，及時調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)方法，有效提升計算思維能力，鞏固信息技術(shù)學(xué)習(xí)成果。基于計算思維的要求，教師要改善目前的教學(xué)評價體系，提高綜合素質(zhì)的評價要求，增加計算思維在教學(xué)評價體系中的比重。

在《獲取信息的方法》一課教學(xué)中，教師引入“UMU互動學(xué)習(xí)平臺”軟件進(jìn)行教學(xué)評價。該平臺能對學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況、課堂作業(yè)情況、階段性學(xué)習(xí)情況、綜合素養(yǎng)培養(yǎng)情況等進(jìn)行評價，定期給出評價數(shù)據(jù)?？紤]到該平臺過于客觀，教師還應(yīng)適當(dāng)開展主觀評價以中和評價結(jié)果。例如，“潛力生”要給予更多積極的評價，推動其追求更大的進(jìn)步，而“學(xué)優(yōu)生”則應(yīng)更加客觀，使其成績更加穩(wěn)固。學(xué)生的計算思維水平會通過其個人的具體表現(xiàn)、行為細(xì)節(jié)體現(xiàn)出來，而平臺則在結(jié)果性評價中將這些評價過程進(jìn)行總結(jié)，最后生成客觀合理的評價結(jié)果。如此教學(xué)，教師利用學(xué)習(xí)平臺完善教學(xué)評價，提升教學(xué)評價的信度和效度，從而促使教學(xué)評價更加科學(xué)和完善，更客觀地量化學(xué)生的計算思維水平，讓學(xué)生了解自身計算思維水平。

三、豐富教學(xué)實踐，鞏固計算思維能力

信息技術(shù)學(xué)科具有較強(qiáng)的實踐性，在實際教學(xué)中以實踐為主。盡管學(xué)生對理論知識學(xué)習(xí)的興趣不高，但他們對實踐課熱情高漲，他們進(jìn)入機(jī)房的時候，往往表現(xiàn)出極高的興致。教師應(yīng)該“趁熱打鐵”，組織學(xué)生在情緒最高的時候開展教學(xué)實踐，通過小組合作、課后實踐、教學(xué)內(nèi)容拓展等實踐活動，引導(dǎo)學(xué)生集中思考，不斷發(fā)展計算思維。

（一）組織小組合作活動

高中信息技術(shù)教學(xué)的主旨就是提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，綜合素養(yǎng)除了學(xué)科必備的計算思維，還有合作能力、人際交往能力等。信息技術(shù)包含較多實踐內(nèi)容，且這些實踐內(nèi)容較為繁瑣，如果讓學(xué)生獨自完成，會影響課堂教學(xué)進(jìn)度和實踐效率，也不利于開拓學(xué)生的思維。因此，信息技術(shù)實踐課教學(xué)應(yīng)提倡小組合作，讓學(xué)生與其他同學(xué)開展合作探究，進(jìn)行廣泛的交流和協(xié)作，在此過程中互相交流思想，激發(fā)更多的思維靈感，在增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作能力的同時，實現(xiàn)計算思維能力的提升。

在《數(shù)據(jù)庫管理信息的基本思想與方法》一課教學(xué)中，為了讓學(xué)生熟練掌握管理數(shù)據(jù)庫的具體方法，教師讓學(xué)生動手安裝ACCESS軟件，然后將數(shù)據(jù)庫文件發(fā)送給學(xué)生。文件中有兩張表，一是學(xué)生基本資料表，二是學(xué)生獲獎情況表，要求學(xué)生將兩張二維表格相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)處理。接著教師將學(xué)生按座位分成多個小組，每組三名學(xué)生，進(jìn)行ACCESS數(shù)據(jù)庫的實時網(wǎng)絡(luò)共享，讓學(xué)生合作處理一套數(shù)據(jù)庫文件。每組發(fā)放的數(shù)據(jù)庫文件是隨機(jī)的，學(xué)生按照表上的要求，與組內(nèi)成員進(jìn)行溝通，三人分工處理一個數(shù)據(jù)庫。這樣一來，學(xué)生以較快的速度完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）巧設(shè)課后實踐活動

如果學(xué)生的計算思維被禁錮在課堂上，只能在課堂上進(jìn)行理論知識的學(xué)習(xí)和實踐技能的練習(xí)，就不利于學(xué)生計算思維的發(fā)散，難以實現(xiàn)更高層次的思維突破。在日常教學(xué)中，學(xué)生的課后實踐機(jī)會較少，因此，教師要設(shè)計一些方便學(xué)生參與的課后實踐活動，鼓勵學(xué)生在課后主動開展實踐活動，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的計算思維。

《信息的集成》一課需要學(xué)生進(jìn)行信息作品的制作，學(xué)生可以制作電子板報、演示文稿、課件、網(wǎng)頁等。學(xué)生完成信息集成的學(xué)習(xí)后，初步掌握了制作信息作品的流程。在學(xué)校舉辦的年級藝術(shù)宣傳活動中，教師鼓勵學(xué)生提交信息作品參加藝術(shù)宣傳活動，對入選的信息作品給予表彰。課堂上，教師讓學(xué)生搜集素材，進(jìn)行信息集成處理;然后引導(dǎo)學(xué)生在課后進(jìn)行作品設(shè)計和規(guī)劃，確定表現(xiàn)形式和藝術(shù)風(fēng)格，選擇相應(yīng)的軟件進(jìn)行制作，提交優(yōu)秀的信息作品。這樣一來，學(xué)生的計算思維能力得到了充分的發(fā)揮，也取得了較好的教學(xué)效果。

（三）拓展教學(xué)內(nèi)容

目前高中信息技術(shù)學(xué)科使用的教材比較陳舊，為了解決教材無法適應(yīng)時代發(fā)展要求的問題，教師在完成必要的教學(xué)后，可以適當(dāng)進(jìn)行教學(xué)延伸，以現(xiàn)有的教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，拓展和延伸一些新的知識內(nèi)容，讓學(xué)生在拓展實踐中提升計算思維能力。

《信息技術(shù)與社會生活》一課涉及的知識范圍較廣和知識內(nèi)容較多，考慮到學(xué)生可能會產(chǎn)生厭煩的情緒，在完成基礎(chǔ)內(nèi)容教學(xué)后，教師以計算機(jī)病毒作為拓展內(nèi)容，與學(xué)生討論計算機(jī)病毒的程序以及計算機(jī)病毒的感染方式。學(xué)生對這些內(nèi)容非常感興趣，紛紛表示自己的計算機(jī)也曾被病毒感染過，對這些問題自己往往束手無策等。教師指導(dǎo)學(xué)生用C語言編寫檢測病毒的程序，對自己的計算機(jī)進(jìn)行簡單的病毒檢測，完成教學(xué)內(nèi)容的拓展。教師以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容拓展，選擇學(xué)生感興趣的領(lǐng)域，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的參與熱情，也提高了本課時的難度，從而有效拓展了學(xué)生計算思維的深度。

在高中信息技術(shù)學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，目前還需要信息技術(shù)教師鍥而不舍地探索培養(yǎng)學(xué)生計算思維的路徑，以創(chuàng)新的教學(xué)形式培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，并在教學(xué)過程中不斷滲透，以最大限度地提升計算思維教學(xué)的效率。

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作者簡介：曾逸帆（1987— ），廣西柳州人，一級教師，主要研究方向為信息技術(shù)教育。

（責(zé)編 林 劍）