赢在思维

金琦

计算思维由美国科学家周以真教授于2006年3月首次提出。作为一个新生事物，却已经成为普通高中信息技术新课标中提出的信息技术学科核心素养的重要组成部分。现代信息技术的高速发展，信息技术已经迅速渗透到我们社会生活的各个角落，迫切需要为社会输送具备计算思维能力的高素质人才。而计算思维是一种抽象的思維形式，提出于美国的大学，要在高中课堂成功落地就必须明确以下几个方面。

一、计算思维在高中信息技术教育教学中的定位

计算思维提出之后，周教授为了让人们更易于理解，又将它更进一步地定义为：通过约简、嵌人、转化和仿真等方法，把一个看来困难的问题重新阐释成一个我们知道问题怎样解决的方法。就周教授对计算思维的定义来看，更多的还是指向大学教育的系统级。而作为一个刚开始接受系统信息技术教育的高中学生，尚不具备如此高的水平，但高中学生已经具备一定的从真实世界中抽象数据模型的能力，所以将高中生的计算思维分解为以应用为出发点的数据级更加切实可行。通过西摩·佩伯特《因计算机而强大》一文中对人的思维特征和计算机逻辑的分析中发现，我们可以从程序逻辑对思维逻辑的影响来分解高中学生对在计算思维中所应具备的内容。所以我们把计算思维分解为系统性思维、数字化思维、数据模型思维、大数据思维、人工智能思维、和互联网思维。

分解了高中学生计算思维的各方面，我们就可以将它们具体的融入到教学内容的各个环节中，渗透到日常教学中。

二、计算思维类课程资源的开发

划分了计算思维在高中信息技术教育中的几个方面，根据高中学生的认知水平和学习特点，设计制定有计算思维融入的教学框架就变的顺理成章。在整体信息技术教学的大框架下构建计算思维内容的小框架可以从以下几个方面进行课程资源的挖掘：

（一）围绕国际科技圈动态

将最新的技术发展融入教学，比如我国在最新的5G通信技术中的发展、国产芯片的研发、大数据应用、人工智能开发等。

（二）围绕身边的智能化家居

挖掘生活中的资源，将信息融入生活，并一步步渗透人生活的每个角落。比如智能窗帘、智能电器、智能化家居，小米的互联网生态链等。

（三）围绕学生兴趣

从他们喜闻乐见的事物中挖掘资源。比如国产3D动画中使用的动作捕捉技术、游戏中的外挂技术等。

在课程设计方面主要做到以下几个方面技术与实践生活融合，数据与信息一体，虚拟与真实结合，抽象与具体相互转换，多维度共同作用。通过一个个形象的、具体的、到位的设计使计算思维能够引发学生的思考，将计算思维落到实处。

三、计算思维的教育培养策略

为了让学生能够顺利的将所学的知识迁移到新的不同情形下的技术应用，计算课程要求学生通过交流与合作的项目学习方式，体验利用信息技术获取、分析、判断、加工、综合、创新、发布信息的过程，引导学生尝试使用结构分析、模块设计、程序开发和调试完善等学科方法进行信息交流。为了适应新课标的要求，培养学生的计算思维，提出以下几种策略。

（一）具象化参照法

具象化参照法指的是针对一些抽象的、晦涩难懂的计算机理论和方法，找到与之匹配的具象化参照物，用直观的、具体的、可感知的材料，让学生快速建立计算思维逻辑结构的教学方法。通过对抽象思想概念的充分分解和解析，提炼核心知识逻辑并与具象化参照物匹配，供学生体验、思考，最终获得计算思维的提升的过程。

（二）实践操作法

实践操作法是将“听”“看”“想”和“做”有机地结合在一起，使学生不仅掌握理论知识，同时在实践中掌握操作技巧，加深对理论知识理解，在实践中发现问题、思考问题、解决问题从而提升计算思想的教学方法。

（三）技术验证法

技术验证法指的是搭建符合学科要求的软硬件环境，根据提供的研究材料进行的软件开发、技术性研究等活动，并以此提高学生的计算思维能力教学方法。平时的信息技术教学大多侧重于理论，侧重于书面，而学生对计算机方面的理论知识尤其晦涩难懂，甚至持怀疑态度，那么这个时候对理论进行必要的验证就变得至关重要。

（四）反向设计法

对于较复杂的作品，如果让学生直接正向开发，学生会非常的茫然，不知道从哪里下手好。设计过程难度系数大、制作周期长、作品开发困难。由于学生无法完全预估作品在设计过程中会出现什么样的状况，如果每次因为一些局部的问题而推倒整个作品重来，不管从时间上还是从心态上都是不可接受的。如果有方法能改正在正向设计过程中所产生的局部问题自然是好的，正是在这样的背景下，自然发展并形成了反向设计的方法。

（五）数据建模法

计算机程序涉及大量算法，数据建模法是通过学生对具体任务的抽象，剥离具体任务的数学本质，建立数据模型，根据数据模型来建立程序模型进而求解，以此提升数字化思维的教学方法。当我们需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言作表述来建立数据模型。

现代社会中大数据横行，人工智能蓬勃发展，仿生机器人遍地开花，互联网生态已显雏形，我们培养计算思维的目的是让学生在信息社会中更好的理解计算逻辑，更好的洞察社会变化，更好的适应未来的数字化工作与学习。作为即将要踏上社会的高中阶段学生，提高他们的计算思维是我们不懈努力的方向。

参考文献

[1]任友群，黄荣怀.普通高中信息技术课程标准（2017年版）解读[M].高等教育出版社，2018.

[2][美]西摩·佩伯特（SEYMOUR PAPERT）.因计算机而强大[M].新星出版社，2019.