在高中信息技术课中培养学生计算思维的有效方法探讨

张超

摘要：核心素养要求学生掌握丰富的文化基础，能够独立发展，具有社会参与的能力。在核心素养的指导下，高中信息技术教学应以学生能力的培养为指导，注重学生思维的训练，特别是计算思维的训练，通过自己的逻辑思维和主观判断，促进学生掌握计算思维，形成计算方法，提高计算精度，进而实现学生的全面发展。

关键词：高中信息技术课;培养学生;计算思维

计算思维是学生众多思维能力之一。学生可以通过信息的处理来扩展计算问题。他们可以通过定向、逆向、横向、纵向和多向思维来分析信息，从而提高数据的计算能力。教师应运用不同的方法启发学生的智慧，调动学生计算和比较的主动性，促进学生思维的个性，提高学生的思维能力。学生创新的计算方法和思路将促进学生主动的观察和发现，总结分析中的规律，进而实现学生综合素质的提高。

一.什么是计算思维

计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据;通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案;总结利用计算机解决问题的过程和方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中，从而提高学生的综合素质。计算思维的培养是信息技术教育的重中之重，在大量地学习文献、阅读后，结合长期教学的经验，我们发现信息技术课程中计算思维的培养存在以下现象：一是2006年提出了计算思维的概念，并在2016年9月发布的《中国学生发展核心素养》中将其纳入高中信息技术核心素养，教育部正式印发《信息技术通用课程标准》后，许多一线教师正式接触到计算思维是在《普通高中信息技术课程标准（2017年版）解读》中。因此，对于大多数信息技术一线教师来说，计算思维是一个新的概念，探索和实践才刚刚开始。其次，很多教师都是基于“算法与编程”模块或Flash教学来探索培养计算思维的。《算法与程序设计》是高中信息技术的选修模块，不是所有学生都能选择的，flash不是学生必备的内容，因此很明显不能满足所有学生致力于此的计算思维培养的需要。第三，随着人工智能和创客教育的快速发展，它们在培养学生计算思维能力方面的效果越来越显著，但硬件要求相对较高，不能保证每个学生都能参与。

因此，如何使一线教师快速准确地掌握计算思维的概念，如何通过高中信息技术必修课（广东版《信息技术基础》）培养学生的计算思维，是高中信息技术教育亟待解决的问题。本文将对计算思维的概念进行分析，使教师更容易理解其本质，探索基于高中信息技术必修模块培养学生计算思维能力的方法和策略，力求使计算思维的训练基本化、程序化为一线教师提供实践教学参考。

二.计算思维的辨析

2006年，中国计算机科学家周以真首次提出了“计算思维”的概念。她认为，计算思维就是运用计算机科学的思维方式和基本概念来解决问题和设计系统，以及人类行为理解等的一系列思维活动。之后，谢中信教授将计算思维的操作定义与国际教育协会和计算机科学教师协会结合在一起。计算思维是人类的思维，是人类解决问题的一种方式，是描述如何使用计算机解决问题的过程和方法。

编程可做为信息技术課的新发展方向，随着这两年美国STEAM教育在中国的流行，以及今年国务院普及中小学阶段人工智能、编程教育规划的发布，现在国内已经掀起学生学习编程的风潮。作为高中信息技术课堂，我们不能仅仅停留在编程上，我们要深入计算思维，从核心素养上去培养学生的核心素养。

三.如何在高中信息技术课上培养学生计算思维

从宏观上看，结合适当的教学内容，可以采用游戏教学法、项目学习教学法和混合学习教学法，这样可以有效地培养学生计算思维能力。从微观角度看，我们可以精心设计课堂活动，培养计算思维的一个方面。

（一）运用宏观教学策略培养计算思维。

游戏教学法。游戏教学是指教师在课堂教学中融入游戏思维和游戏机制。它的目的是让学生在轻松、智能的环境中更加大胆地尝试，把自己的思维和想象力向多个方向传播。在游戏中，学生会不自觉地运用计算思维，从而实现对计算思维的训练。比如，在EXCEL表格信息的处理和表达上，教师可以将各种数据处理从简单到困难设置为游戏级，每一级都给予不同的分数和奖励，最后得到的分数最多的就是胜利。学生不仅完成了学习任务，而且得到教师的肯定。通过总结和分析不同方法的优缺点，找出完成任务的最佳方法，从而培养学生运用计算机解决问题的思维方式。基于项目的学习。在认知信息资源管理部分，教材提供校本课程管理系统，作为学生项目学习的案例，通过让学生体验往数据库中添加、修改、删除、插入、统计等操作，以及体验系统的共享性、信息检索的效率、系统维护的方便，从而构建学生对数据库管理信息资源相关知识。在项目研究过程中，学生会发现，通过网络和计算机数据库解决问题会变得高效快速。如何提高效率，提高资源利用率，实现资源共享，解决安全问题？学生思考并试图解决这些问题的过程实际上是培养计算思维的过程。

（二）从微观角度培养计算思维

所谓微观观点就是培养计算思维的某一方面的思维。计算思维包括算法思维、抽象、建模、归约、分解、概括等多种思维方式。在教学中，我们可以根据教学目标和教学内容来设计课堂和课堂活动。例如：第四章第1节编制计算机程序解决问题，在让学生体验加密和解密程序时，要求学生先输入程序，再运行出程序结果。部分学生只是在录入程序时少打了一个逗号或者算式少了括号，或是在某一行的行尾少加了一个分号，就会造成程序大乱，还有学生在逻辑分析问题时忽略掉某种状况，都会让程序出错。除错，是每个写程序的人必经的事，不论程序员还是初学者都没有列外。所以，在学习写程序除错的过程中，是绝对无法得过且过的。教师要严格要求学生记牢基本语句格式和变量的类型、取值范围，要学会让孩子有着严谨的思维，避免当个差不多先生。

四.总结

关于计算思维的培养，教师的重要性已经很明显，但可供参考的教学实践案例却很少。教师需要不断地反思修改自己的教学设计，才能通过课堂活动真正培养学生的计算思维。此外，很难确定一种思维方式是否在改进，如何在教学中有效地培养学生的计算思维能力，这也是教师下一步需要关注的问题。

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》

[2]林伟.在高中信息技术课中培养学生计算思维的有效方法探讨[J]，《新课程研究旬刊》2017.03

[3]郭飞翔.新课程核心素养知道下的高中信息技术教学中培养学生计算思维的有效方法[J].