信息技術教學中培育計算思維

華亦琳

【摘? 要】隨著信息技術與現(xiàn)代社會之間的聯(lián)系愈加密切，信息技術這門課程在高中教育體系當中的地位也逐漸水漲船高，可以確定的是信息技術必然會持續(xù)性地引領社會未來發(fā)展的主流，所以讓學生掌握基本知識和相關技術操作是該課程需要達到的教學目標。而計算思維的培養(yǎng)能夠讓信息技術課程的廣度得到提升，能夠讓學生的解決問題能力和信息素養(yǎng)得到進一步提升。因此為了實現(xiàn)高中信息技術的預期教學目標。文章中先分析計算思維的價值和意義，然后依據(jù)實際情況給出相應的

策略。

【關鍵詞】高中信息技術；計算思維；教學策略

計算思維是在以計算機科學概念為核心的前提下，程序性地去理解問題并找出問題的解決方法的一種思維活動方式，其并非是單純地應用計算機，而是即使脫離了計算機技術，學生仍然能夠用接近程序形式化的思維去處理問題和分析問題。相較于物理和數(shù)學的抽象性思維，內(nèi)容更加豐富多變，培養(yǎng)學生的計算思維，能夠讓他們更加適應未來的發(fā)展

形式。

一、培養(yǎng)學生計算思維的意義和價值

（一）深化學生對計算機應用的層次

對于缺乏計算思維的學生來說，他們運用計算機的層次可大致分為兩個層次，第一是簡單利用信息技術的工具屬性來解決問題，如運用Word文檔建立文檔、用 Excel繪制表格等等，當學生達到這一層次的時候，只能說明他們對于計算機知識的了解還停留在非常淺層的地步；第二是對計算機本身的功能非常熟悉，能夠靈活地運用多種渠道去解決較為困難和復雜的問題，可以滿足日常的學習生活需求。然而在培養(yǎng)了學生的計算思維之后，他們對于計算機的應用層次能夠拓展出更高級的層次，那就是能夠靈活地運用信息技術和計算機科學的概念去創(chuàng)造出全新的工具，開辟全新的領域去解決相關問題。就當前社會發(fā)展的主流基調(diào)來看，懂得創(chuàng)新并且能夠保持創(chuàng)新能力的人才能夠在未來的道路上占據(jù)更多的優(yōu)勢，而計算思維則是維持學生創(chuàng)新能力和解決問題能力的基石。

（二）賦予信息技術全新的課程核心價值

在以前計算機初始發(fā)展的時候，人們對信息技術的態(tài)度是矛盾的，既知道它的重要性，但是又忽視它對教育的重要價值，即使信息技術已經(jīng)開始逐漸對社會產(chǎn)生了積極影響，乃至讓很多的人民群眾都從中受益，這仍然改變不了信息技術課程不受重視的現(xiàn)狀。其根本問題就在于課程核心價值的缺失。而計算思維本身具有一套特殊且成熟的思維框架，高中信息技術以培養(yǎng)學生的計算思維為核心的話，就能夠賦予信息技術這門課程全新的課程核心價值，為學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題提供一種全新的渠道，運用一種計算機程序的方法來進行解決，以及根據(jù)所學的內(nèi)容構建相關的模型，提升了信息技術教學的教學上限。

二、在高中信息技術課堂中培養(yǎng)學生計算思維的策略

既需要讓學生能夠從整體上得到提升，又能夠針對性地加強學生在某一方面的思維理解，所以在高中信息技術課堂中，培養(yǎng)學生的計算思維可以從宏觀層面和微觀層面這兩個方向著手，必須要從全局方面進行總體規(guī)劃，又需要從細節(jié)方面進行調(diào)整，不斷地提高課堂教學的適應性和包容性。

（一）利用宏觀的教學策略來培養(yǎng)計算思維

1.游戲化教學法

游戲化教學法與計算思維和特性不謀而合，游戲化教學將某一類游戲的機制和思維方式融入到課堂當中并且能夠讓課堂教學的氛圍更加輕松，在這種環(huán)境下學生就能夠更容易地發(fā)揮自己的想象力，而且游戲的主要目的有兩點：愉悅感和勝利感，一旦進入到游戲的氛圍當中，學生就會以贏得勝利為最終目標，從而在潛移默化當中調(diào)動自己的算法思維和計算能力，在教師的引導下，放大游戲化教學法的特性，從而達到計算思維的培養(yǎng)。在應用計劃教學法的時候，最重要的就是對游戲機制的選擇，選擇的游戲機制必須要符合教學的內(nèi)容，以及能夠讓學生感受到趣味性并幫助學生拓展思維。

例如在粵教版高中信息技術必修一《數(shù)據(jù)的分析》這一課，這一課主要是為了指導學生如何去分析數(shù)據(jù)，非常考驗學生的信息獲取能力和運算能力。而想要讓學生能夠?qū)@一課的內(nèi)容感興趣，就是要讓學生學會處理、分析他們感興趣的數(shù)據(jù)。通過游戲教學法將數(shù)據(jù)分析這一過程融入到游戲的機制當中，讓學生在玩法當中不自覺地運用起自己的運算能力和數(shù)據(jù)分析能力。如教師可以借助《掃雷》游戲的機制，讓學生先嘗試著清除空格和點擊數(shù)字，這種游戲機制天生就非?？简瀸W生的算法思維和計算能力，也算是非常粗淺的數(shù)據(jù)分析能力的鍛煉。為了進一步提高學生在游戲化教學情境中的積極性，教師可以結合闖關制和積分制，可根據(jù)教師的導向給予不同的積分。最終學生通過游戲，既掌握了數(shù)據(jù)分析的方法，也體會到任務的完成有具體的方法和步驟。

2.項目學習法

計算思維的培養(yǎng)并不單是局限于教材當中的內(nèi)容，還要考驗學生對實際問題的解決能力，這其中并不單單指學生對該問題的自主探究能力，還包括了團隊的合作能力以及創(chuàng)新能力等等，通過建立針對解決某個問題的獨立模型，來幫助學生梳理解決思路，而項目學習法正好能夠滿足這一要求。以某個核心課題來建立學習項目，讓學生利用自己的信息渠道去搜索相關的資源，并且要通過系統(tǒng)性的梳理和規(guī)劃整理出可行的項目方案，在整個過程當中鍛煉學生的統(tǒng)籌能力和運算能力。在數(shù)字時代，絕大多數(shù)問題借助網(wǎng)絡、計算機來解決一定能事半功倍，這與計算思維的培養(yǎng)不謀而合。在教學過程中經(jīng)常采用項目學習教學法，對計算思維的培養(yǎng)有很大的促進作用。

在信息技術必修模塊中很多內(nèi)容如果采用項目學習教學法，學生能夠?qū)W到的不僅僅是課本知識，更是解決問題的能力。例如在粵教版高一信息技術必修一第六章《人工智能及其應用》中，對于初始接觸計算機領域的學生來說，“人工智能”這個詞語天生就帶著強大的吸引力，先激發(fā)學生的興趣之后，再開啟項目化教學。教師可以從教材中的多個課時中，讓學生自由地選擇其中一個課時來作為一個項目展開研究，以自己當前所掌握的信息資源去了解人工智能在各個領域方面的應用情況，讓學生在這個研究過程當中統(tǒng)計出人工智能當前研究的主要問題以及人工智能領域發(fā)展的利弊，讓學生結合當前自己所掌握的信息手段去計算怎么提高信息收集的效率以及對人工智能未來發(fā)展的暢想等等，讓學生針對這些問題進行思考并嘗試解決，以一個完整的項目式的教學方法去培養(yǎng)學生的計算思維。

3.混合式學習教學法

在近些年來，線上教學得到了蓬勃發(fā)展，各種線上教學的平臺擴充了教學的形式以及他們的教學資源也更加豐富，混合式教學則是將線上教學與線下教學進行有機組合，充分發(fā)揮出兩種教學模式的教學特性。對于初始接觸信息技術的學生來說，必須要注重他們理論知識和實踐能力的均衡發(fā)展，盡可能形象地讓他們掌握計算機的相關知識并且能夠通過自己的獨立理解形成知識體系，對計算機科學的概念能夠有深入的理解。另外，混合式學習教學法是一種非常靈活的教學法，學生要在傳統(tǒng)教學或者教師指導之前先進行學習，教師需給學生提供課前的學習資料，我們可以在課前資料中設置一些培養(yǎng)計算思維的環(huán)節(jié)和內(nèi)容，也可以在課上設置，依據(jù)混合式學習的這些特點，在教學中培養(yǎng)學生的計算思維不是難事。例如在粵教版高中信息技術必修一《知識與智慧》這一課時的教學當中，這一課時的內(nèi)容與計算思維的培養(yǎng)非常契合，是為了讓學生明白認知工具和運用工具之間的差別。在學生一貫的概念當中，知識與智慧其實是并列的，想要加深學生對這一課時的學習印象，教師就應該幫助學生走出這種思維的慣性，甚至是讓學生對這一思維產(chǎn)生質(zhì)疑。所以在教學之前可以先借助問題教學法，以“知識等同于智慧嗎”這一問題作為導入，讓學生先產(chǎn)生質(zhì)疑，然后運用微課給學生介紹一些計算機常見的工具，比如Word文檔、 Excel等等，然后拋出一個課題讓學生展開研究，如將某個銀行的日常收支繪制成圖表，讓學生通過教師所給出的數(shù)據(jù)來分析應該運用哪個工具來解決問題，然后再考慮應該如何運用這個工具來更好地解決問題。在解決這一問題的過程當中，學生就會領略到認知工具和應用工具是兩回事，而知識就是另一種形式的工具，智慧就是學會如何運用工具來讓自己更好地解決問題，獲得更加美好的生活。

（二）從微觀的角度培養(yǎng)計算思維

微觀角度培養(yǎng)計算思維即是放大計算思維某一方面的特性，周以真教授為了能夠讓人們更容易理解計算思維的具體內(nèi)容，將計算思維的定義簡化為包含了算法思維、抽象、建模、約簡、分解、概括等多種思維的復雜思維模式，在實際教學當中需要考慮到學生個人的特性，他們在面對這些復雜的思維模式時，必然有擅長的方向和不擅長的方向，在宏觀的教學策略當中是很難顧及到學生的差異性的，所以需要宏觀角度來進行教學調(diào)整，針對性地放大某個方面的特性，針對一個方面來設計一系列的課堂活動，幫助學生強化自己所擅長的方面，形成具有個人特色的計算思維。以算法思維的內(nèi)容為例，算法本身就是一種能夠獨立解決問題的辦法，算法思維便是建立在學生對客觀事物本質(zhì)的認知，能夠系統(tǒng)化去思考問題并解決問題的一種思維方法。為了放大算法思維的特點，應該引領學生學會如何設計算法以及掌握更多種的算法?？梢越Y合游戲教學法來通過變換不同游戲機制的游戲來讓學生完成算法的設計和應用，針對性地強化學生的算法思維。再比如問題建模的相關內(nèi)容，問題建模便是整理出解決某一類問題的固定思路，然后將涉及這一思路的所有數(shù)據(jù)進行歸類總結，建立一個獨立的數(shù)據(jù)庫。在針對性強化這一方面的時候，不能夠引用過于復雜的數(shù)據(jù)，以免學生不能夠完全理解，這就需要使用一些抽象和約簡的手段來處理數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的復雜性。最后將一個大問題分解成一個個的子問題來解決，是我們解決問題時常常使用的方法，這也是計算思維的一種思維方式。

三、結束語

綜上所述，計算機技術對于未來社會的發(fā)展必然是至關重要的，而培養(yǎng)學生的計算思維，能夠讓他們更加適應未來社會發(fā)展的趨勢，其重要性是不言而喻的，而且要培養(yǎng)學生的計算思維，教師就必須要對計算思維的概念和本質(zhì)有深入的了解，然后從宏觀教學調(diào)整和微視層面的思維應用著手進行教學規(guī)劃，并且要在教學實踐當中不斷地調(diào)整教學設計的細節(jié)。與此同時，在當前的高中信息技術教學中還缺少了如何確定學生的計算思維在課堂教學的培養(yǎng)過程中得到了有效的培養(yǎng)，這同樣需要教師進行深入地探討研究。

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