关于如何拓展高中信息技术计算思维的思考

王影

【摘要】计算思维是新课程标准下高中信息技术课程核心素养之一，是一种综合组织信息资源，合理应用程序算法解决方式界定问题的能力。在高中信息技术教学中拓展计算思维，不仅是学生个人的需要，而且是云计算、大数据智能化时代的需要。文章从实践教学经验出发，对如何拓展高中信息技术计算思维进行了思考。

【关键词】高中信息技术;计算思维;拓展思考

一、前言

在新课标理念下，高中信息技术教学除传授学生计算机科学概念外，还应培养发展学生内在计算思维习惯，促使学生能够运用计算机科学领域思想方法，有效解决各种问题，这样才能为学生的终身发展提供保障。因此，如何在教学中拓展学生的计算思维是当下每一位高中信息技术教师必须要思考的问题。

二、高中信息技术计算思维的含义及拓展意义

计算思维是高中信息技术核心素养的重要组成部分，但不同的学者对计算思维的定义解释各有不同。其中，周以真教授对计算思维的定义解释得到了学术界多数认同，其认为计算思维是计算机科学领域计算求解、系统设计的一种思维方法，以建模、迭代、递归、嵌入等为发展基础，而抽象和自动化是计算思维的本质。依照周以真教授对计算思维的解释，我们可以将计算思维了解为从现实到抽象、从抽象到分解、从分解到建模、从建模到自动化问题处理的一种组织符号关系的思维方式。

在高中信息技术教学中发展培养学生的计算思维具有重要意义。首先，符合时代发展的需要。当前正处于互联网、大数据、云计算的智能化时代，计算机技术被广泛应用到现代生活中，各种数据处理问题无处不在，并成为推动社会发展的关键，而解决这些问题的核心就是计算思维。因此，在高中信息技术教学中培养发展学生的计算思维十分必要。其次，符合学生个人发展需要。时代决定了人的思维发展，而人的思维方式决定了人处理问题的能力。在信息化的AI时代中，学生若想要在社会中更好地生存发展，就必须要具备计算思维能力，处理好与个性化现实与数字之间的关系。因此，在高中信息技术教学中拓展学生的计算思维至关重要。

三、高中信息技术拓展计算思维思考

1.重组教材内容，渗透计算思维

教材是教学的依据和基础。在拓展计算思维的高中信息技术教学中，教师要对教材进行深入的挖掘，并通过适当重组的方式，实现知识传递向思维启迪的过渡，以实现对学生计算思维的有效渗透。具体可以从以下几个方面做起。

第一，不拘泥于教材设计案例。在拓展计算思维的高中信息技术教学中，教师一定要打破照本宣科的教学模式，要尝试突破教材课本局限设计教学案例，实现对学生计算思维的有效渗透培养。以“表格信息的加工与表达”这节课为例，本节课的教学核心任务就是培养学生对Excel表格信息数据加工处理的能力。在教学过程中，教师可以不依照教材案例，从学生熟悉的生活出发，引导学生采集、计算和分析班级文明评比数据，并进行表格加工处理，找出本班近一阶段文明礼仪卫生工作方面的不足。这样不拘泥于教材的案例设计，可以更好地启迪学生智慧思维，使学生在熟悉的生活案例中得到突破，从而为学生的计算思维培养提供助力。

第二，打破一成不变的教学顺序。在拓展计算思维的高中信息技术教学中，教师不必要一切依照教材编制顺序进行教学，完全可以从思维整合的角度入手，依照学生的计算思维形成顺序调整课程学习内容，使计算机教学更贴近学生实际，有助于学生计算思维渗透培养。

如在学习“算法与程序设计”这一模块知识内容时，教材内容是依照“程序设计基础”“可视化程序”“算法与程序实现”“面向对象程序设计”“程序设计实践”的顺序开展的，是一种典型的先理论后实践的教学顺序。而从过往的大量教学实践来看，学生对于枯燥的理论学习往往比较厌烦，因此前面理论的学习接受性就比较差，就会对后面的实践操作造成一定的影响。这样的教学顺利显然是不符合学生思维习惯的，因此难以实现计算思维培养的目的。对此，教师可以尝试将教学内容整合在一起。如在学习“程序设计基础”的同时，插入“程序设计实践”案例，从而在理论与实践相结合的过程中，使抽象的程序知识形象化。这样打破原有顺序的信息技术教学，更有助于学生的计算思维发展。

2.创新教学方法，落实计算思维

一直以来，由于受到传统教学观念的影响，教师习惯于采用灌输的方式教学，学生的知识都是教师直接“喂”到嘴里的。久而久之，学生养成了被动接受的习惯，主动思考的能力逐渐丧失，计算思维培养更是无从谈起。因此，在新时期背景下，在高中信息技术教学中，若想促使学生的计算思维拓展，教师就必须要更新教学观念，突破传统教学方法局限，运用更多创新、可调动学生思维的教法优化课堂，这样才能为学生的计算思维培养落实提供保障。对此，笔者提出以下几个方面的意见。

第一，运用头脑风暴法，锻炼计算思维。头脑风暴法又称智力激勵法，是在1939年由美国的创造学家A.F.奥斯本提出的，倡导在不受任何限制的气氛下，采用小组合作或者会议的方式，打破常规，畅所欲言，充分发表个性的看法，从而诱发创造性的观念和设想。由此可以看出，头脑风暴法与计算思维培养是非常契合的。在拓展计算思维的高中信息技术教学中运用头脑风暴法，可促使学生得到更多的智慧启发，可以为培养学生的计算思维提供助力。

以“运动会海报设计”这节课为例，教师可以尝试采用头脑风暴法锻炼启发学生的计算思维。具体而言，教师可以在课前将海报组成的要素知识与设计方法告诉学生，然后在课上让学生以小组为单位，自己尝试进行海报方案设计。在这个过程中，学生可以大胆提出各种想法，并进行操作。教师从旁指导，但不做出太多干预，让学生结合自身的想法进行创造性的海报设计。这样的头脑风暴法教学，能够使学生的计算思维得到有效的锻炼。

第二，运用思维导图法，发展计算思维。思维导图又称为“心智图”，是20世纪90年代由东尼·巴赞教授提出的。作为一种发散性的图形思维工具，现下思维导图被广泛应用到各个年级学科教学之中。从实践结果来看，思维导图的确可以促使学生思维扩散，可推动逻辑与想象的平衡发展。因此，在拓展计算思维的高中信息技术教学中，思维导图法是可运用的一种教学方法。还是以“运动会海报设计”这节课为例，在教学过程中，教师可以通过思维导图法的运用，帮助学生理清海报设计的思路，让学生在问题解决方案流程化的过程中，对运动会海报设计要素有更加明确的认识。

在“运动会海报设计”这节课中，学生只需依照思维导图，按照步骤选择相应的软件进行图片处理，就可以完成运动会海报的制作。在这个过程中，学生的分析能力、逻辑顺序能力以及计算思维都将得到有效的培养和训练。

3.借助算法流程，强化计算思维

在高中信息技术教学中培养发展学生的计算思维，教师必须要帮助学生理解计算机思维涵盖的基本概念方法，如建模、迭代、递归、嵌入等，因此引入计算机算法和程序路程是十分必要的。具体可以从以下几个方面入手。

第一，强化学生算法思想培养。在拓展计算思维的高中信息技术教学中，教师一定要明确计算思维是学生解决问题的一种途径和方向，而强大的计算能力是计算思维发展的基础，这种能力可以从算法思想的培养中获得。如“汉诺塔问题”是高中信息技术教学中非常典型的一个算法问题，在解题过程中，就是通过递归的算法方式，在“从前有座山，山里有座庙……”的递归过程中，逐渐将复杂的问题简化。在高中信息技术教学中，教师可以将这种算法思想融入计算机问题当中，从而在算法思想培养的过渡中，促使学生的计算思维得到逐步拓展。

第二，借助程序流程图表达思想。在信息技术中，程序流程是十分重要的一个知识，也是一种计算机思维方式。在拓展计算思维的高中信息技术教学中，教师要善于通过程序流程图的运用，引导学生更加清楚地表达自身的想法，这就是学生计算思维锻炼培养的一个过程。如在解决“百钱百鸡”这个经典数学问题中，对于问题的解题思路，教师就可以通过程序流程图的方式，一步一步为学生展现出来，在这个过程中让学生理解计算机领域“需求分析”的含义，以及提取问题和抽象处理的布置方法，引导学生自主尝试借助“枚举”的方式，绘制程序流程图，从而形成抽象问题形式化的表达思维，这就是学生计算思维拓展培养的一种体现。

四、结语

在高中信息技术教学中培养发展学生的计算思维，教师一定要对计算思维的概念以及常见误区理解清楚，在此基础上对教材内容进行整合，同时还要打破传统的课堂教学方法格局，运用更为创新的教学方法，并将算法和流程图这些最能体现计算思维的内容应用到教學之中，才能促使学生的计算思维得到更好地培养和发展。

【参考文献】

[1]张红.高中信息技术课程教学中计算思维的培养思考[J].课程教育研究，2020（19）：130.

[2]高亚.基于高中信息技术课程计算思维培养的思考[J].才智，2019（28）：151.

[3]张建鹏.高中信息技术教学面对计算思维实施的一些思考[J].中国信息技术教育，2019（Z3）：75-77.

[4]周世杰.高中信息技术学科发展学生计算思维的思考与实践[J].天津教育，2019（09）：7-10.