高中信息技术教学与计算思维培养

沈丽萍

当前信息技术教育已经超越了单纯的计算机技术训练阶段，发展成为与信息社会人才需求相适应的信息素养教育。教材也把原来的详细操作讲解部分去掉，沿着信息的获取、加工、表达、交流，管理和评价这个培养信息素养的主线一一展开。这样的改变是因为计算机科学技术的飞速发展给这个社会带来巨大的冲击。从最初的计算工具，到应用工具，再到现在的对各行业的支撑，甚至融合，计算机科学技术越来越重要，也越来越普及。信息技术课的价值不能仅是教授学生处理事情的知识和技能，更要培养学生应用信息技术解决问题的思想和方法，提高他们解决问题的能力，应对未来挑战。

一、计算思维

计算思维（Computational Thinking）是2006年美国卡内基梅隆大学周以真（Jeannette M. Wing）教授提出并界定的①。周教授认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统、理解人类行为等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。它是人的，不是计算机的思维；它建立在计算过程的能力和限制之上的，不管这些过程是由人还是由机器执行的。计算方法和模型给了我们勇气去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。

计算思维的提出，改变了计算机学科就是应用工具学科的认识，让人们不再局限于计算机的知识和技能，而着眼于一种思维模式的发展。1972年的图灵奖得主埃德斯加·狄克斯特拉（Edsgar Dijkstra）说：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力。”计算机的出现和发展改变了我们的思维方式和习惯。计算思维所蕴含的思想方法，已经渗透到各种行业领域中，给它们的发展带来巨大的改变。所以计算思维这个观点一经提出，就引起了世界各界的关注。

我国对计算思维的关注开始于2008年10月，高等学校计算机教育研究会在桂林召开了关于“计算思维与计算机导论”的专题学术研讨会，多数高校在研讨会后分别在自己的高校开展了关于计算思维的研究。2010年5月，中国高等学校计算机基础课程教学指导委员会要求，将计算思维融入到计算机基础课程中去教授。2012年相关的书籍开始问世，如《计算思维导论》、《高等学校“十二五”公共课计算机规划教材：计算思维基础》、《计算思维：计算学科导论》等，对高校开展计算思维的培养作了一定的尝试，同时也给了基础教育阶段一个示范和借鉴。

二、信息技术教学与计算思维培养

在基础教育阶段，计算思维被越来越多的提及，但如何培养计算思维仍处在理论规划阶段，计算思维的养成和训练还有待于教育工作者的实践探索。高中信息技术课程的总目标是提升学生的信息素养，信息技术基础的各章节沿着培养信息素养的主线，有侧重地展开，让学生在学习过程中总结和领悟其中的技术方法和技术思想。

唐培和在《计算思维：计算学科导论》中指出计算思维属于哲学方法论的范畴，并指出计算思维可以分为广义计算思维和狭义计算思维。广义计算思维立足于计算科学的基本概念；狭义计算思维，则基于计算机学科的基本概念，是从计算学科的方法论出发，讨论借助于计算机这一特定的工具如何求解客观世界的实际问题②。衍生到高中信息技术学科中，人在借助信息技术工具解决实际问题时进行的思想活动过程，正是典型的计算思维。

1.学习计算机科学家的方法、思想

科技人员为了让计算机能够帮助我们解决问题，通过对应、转换、抽象、分解等思维活动，化繁为简，让计算机成为人人都能熟练掌握的应用工具。如汉字信息处理研究，当初计算机只能处理英文，要让计算机能处理汉字，首先要对汉字进行编码（音码、形码等），让每个汉字同计算机能够处理的通用字符代码集合建立一种对应关系，再利用计算机对通用字符代码的处理，进行存储、加工处理、传输等，最后按照同样的对应关系转换为汉字字形库的对应序号，输出设备通过字型码将汉字显示出来。在信息技术学习过程中了解信息技术工具的工作原理，也就了解了科技人员解决问题的方法、策略。

2.在方法论的层面上，开展信息技术课程

知识、技能从来都是不完整的，我们需要思维。在教授学生知识、技能的过程中，让学生在一定的技术基础上，学会独立思考，学会解决问题的方法、思想，从而培养他们实际处理问题的能力和创新意识。

如表格信息加工，技术的教授适合放在一个开放性的情境设定中，让学生思考完成这样一份数据分析，需要用到哪些方法，涉及哪些问题——计算、查找、排序、筛选、以及批量运算如何解决等等。通过自己的思考，比较自己的思想和计算机处理问题方法的不同，学会在利用信息技术工具的基础上，解决实际的问题，提高自身的信息素养。

计算思维是人的思维并面向所有领域，是个宽泛的概念，并没有确切的定义，提出计算思维的周教授只是给了它一定的界定，大家对它的理解多种多样，所做的实践也是在周教授的界定中进行着摸索、探究。相信不久的将来，计算思维这个概念会在人们的研究实践中越来越完善越来越清晰。

思维科学的研究表明，思维是有规律的，并可以在潜移默化的教授中得到发展。预计不久的将来，教育各界都将參与到计算思维培养课程的设计和实践中来，各个学段都将开展相关课程，计算思维会成为人人熟知的思维方式，给生活、生产带来深远的影响。

【注释】

① J. M. Wing， Computational Thinking， Communications of ACM， Vol.49， No.3， March 2006， pp.33-35.

② 唐培和、徐奕奕 编著. 计算思维：计算学科导论[M]. 电子工业出版社.

（作者单位：江苏省如皋市长江高级中学）