信息技术编程教学中学生计算思维的培养

于斌岩 张兰芳

摘 要：计算思维作为一种发现问题、解决问题的基本思维方式，在信息技术编程教学中起着重要的基础作用。在信息技术编程教学中通过整合教学内容、创新教学模式、优化考核方式的途径培养学生的计算思维，为学生更好地学习信息技术课程打下扎实的基础，也为学生的全面发展助力推进。

关键词：信息技术; 编程; 教学; 计算思维

中图分类号：G632.0            文献标识码：A       文章编号：1006-3315（2021）1-024-002

1.引言

信息技术课程在中学课程中已开设二十多年，是中学必修课之一。近年来，随着网络、大数据、手机等数字化产品的大量普及应用，信息素养是衡量一个人认识信息、处理运用信息解决问题的重要衡量指标。大多数孩子手机玩得很嗨，游戏打得很火，但是你让他处理一个文档、一个表格，完成一个操作任务，他却无从下手，找不到方向。究其原因是我们的学生缺乏系统的信息素养，没有养成系统的使用电子信息设备发现问题、解决处理问题的技能和方法及操作流程。而学生发现问题、解决处理问题的能力需要我们指导、培养学生养成善于计划的思考方式，我们可以称之为计算思维。

计算思维是人类经济和社会发展的一种基本思维方式[1]，是指个体运用計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[2]。计算思维是一种解决问题的思维过程，指能够清晰、抽象地将问题和解决方案用信息处理代理（机器或人）所能有效执行的方式表述出来[2]。近年来，各国政府及教育部门都加大了对中小学阶段学生计算思维的培养力度。英国于2014年9月推行了以培养计算思维能力为目标的计算机课程，美国于2014年将发展学生计算思维能力列入高中计算机科学概论课程目标，我国在2017年公布的《普通高中信息技术课程标准》中也明确将“计算思维”素养的培养列入课程的核心素养。计算思维的本质是将复杂的问题通过计算信息处理的方式进行表达的一种能力，而信息技术课程中编程教学是对计算思维技能培养的有效途径。通过编程课程的学习培养学生有计划、有准备地循序渐进解决处理问题，是对学生计算思维进行培养的一条有效途径。

2.中学信息技术编程教学中学生计算思维培养的途径

2.1全面分析教材，整合教学内容，进行模块化设计，建构模块化教学内容的计算思维导向

目前的初中信息技术教材还不能适应计算思维培养的导向需求，需要专家学者和一线信息技术教师深入挖掘教材，站在培养学生计算思维的导向上对教材内容进行重新整合和模块化设计，教育管理部门和学校要赋予教师创新教材的权力，但是要把握教学内容的方向性和知识点技能的操作合理性。在整合教材时要贴近生活和当前社会发展现状，将教材内容和学生课外生活案例紧密结合，进行模块化设计，每个模块蕴含对应的一个或几个计算思维培养的着力点，通过模块教学内容之间的衔接体现计算思维的计划性、考虑问题的多元性，教师在教授学生课程内容的过程中自然地将计算思维的计划性、连贯性等要素迁移进学生的思维认知中。学生在完成模块化任务的过程中顺其自然地领悟和学习到模块化教学内容当中所体现的计算思维要点，计算思维及操作能力自然得到训练和提升。教师可以整合网络资源，把编程设计方面的真实案例和学生学习过程中的常见问题浓缩成模块化教学内容，对学生进行有针对性的计算思维训练，丰富编程教学内容，使学生多方面认识不同计算思维方法的应用，丰富学生的计算思维锚点，储备学生扎实的计算思维实践技能。

2.2创新教学模式，优化计算思维培养训练方法

在教学过程中教师可采用多样化贴近学生兴趣和需求的教学方法开展融入式教学，如采用任务驱动教学法让学生完成相应的任务模块，在任务驱动下获得模块化知识要求中蕴含的技能和计算思维;采用真实情境模拟教学法为学生创设逼真的环境，让学生体验，感知问题，找到问题的解决出口和方法，在解决问题的过程训练其计算思维和提升其操作技能;采用闯关游戏法，让学生放松心身，在玩中学，学中玩，在玩中体会到闯关进阶的愉快，同时也培养了学生的计算思维，训练了学生的操作技能。

在教学过程中要注重于培养学生分析、归纳、总结的思维养成习惯，每完成一个任务，学习一个知识点要让学生从任务中，从知识点教学中总结得出一个“成果”，这个“成果”可以是一条规律、一个教训，或是一个规则。如在Python的教学中，学生要体会到模块和库的作用，解决问题时要找准相关的模块，导入相关的模块，利用相关模块的功能去解决我们需要解决的问题。Python中有很多模块，我们不需要了解每个模块的作用，但是当我们运用Python编程要解决问题，就要去掌握调用有关这个问题的模块，然后使用模块的功能去解决问题。现实生活中，不乏有这样的真实案例，当我们遇到问题需要解决时就在自己的大脑中寻找有关解决问题的方法和技能，我们的大脑就相当于储备各种方法技能模块的思维库，而我们人一生都在不断地学习、丰富储备这个思维库，也在不停地调用这个思维库里的方法技能。

2.3优化考核方式，注重阶段性操作考核

在培养学生计算思维的教学中，教师要时刻关注学生习得发展，考核采用随堂测方式，或是采用单元模块化考核。因为思维的培养和矫正在形成思维定式和功能固着时再去改变就非常困难，而且要花费很大的心力和时间，所以我们的考核要及时，即及时发现问题，及时给予干预。基于此，我们在信息技术编程教学中最好采用基于模块任务的模块化考核，即一个模块的教学任务进行完成时就对其进行考核，及时发现问题，及时纠正。在考核中加大操作技能考核，从操作技能中可以反映出一个学生的知识掌握熟练程度，这时我们可以把知识点、操作技能融入到一个任务中，而这个任务要根据考核内容设置若干考核点，这些考核点有层次和先后关系，从学生完成任务的情况就可以看出学生思维和在哪个层次出现问题，我们好对症施策。在考核时为了减小工作量和提高效度，我们可以采用小组方式进行考核，小组中学生在完成任务的过程中可以互相协作、补充、提高，最终达到每位学生都有所进步的效果。

3.结语

计算思维的培养有助于培养学生找准问题、分析问题、解决问题的能力，通过学习培养，在学生养成计算思维的情况下，学生可以很快发现问题的关键点，分析形成解决问题的关键图谱，图谱中关键点的顺序根据情况可以调整，有些则不能调整，成为解决问题的要塞，需要积淀一定的知识量和技能才能攻克，让学生逐渐形成对问题的整体观，从全局上考虑分析解决问题。当然计算思维只是一种解决问题的方法和技巧，最终还需要厚重的知识和技能才能撑起我们强大的大脑思维和心理适应能力，我们还是需要扎实学习各类知识和技能，再运用计算思维方式更好地发现问题和解决问题。

本文系新疆维吾尔自治区普通高等学校教学改革研究课题“基于计算思维的新疆高校大学计算机课程改革实践研究”的研究成果，课题立项号：2017JG084;

2017年度中央地方联合研究课题《新疆加速创新驱动发展激励创新创业的政策研究——新疆高校创新创业教育研究》的研究成果，课题立项文件：国家发展改革和改革委员会办公厅文件（发改办高技[2017]1034号）

参考文献：

[1]KAFAI Y B，BURKE Q.Computer programming goes back to school[J]Phi delta kappan，2013，95（1）：61-65

[2]WING J M.Computational thinking[J]Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35

[3]傅骞，解博超，郑娅峰.基于图书化工具的编程教学促进初中生计算思维发展的实证研究[J]电化教育研究，2019，4：122-128

[4]张火松.初中计算机教学中学生计算思维的培养策略研究[J]科学大众，2020，7：26

[5]朱云溪.计算机教学中学生计算思维的培养策略研究[J]电脑知识，2016，12（1）：185-186+188