基于计算思维的信息技术教育策略研究

摘 要：在我国互联网信息技术不断发展和进步的当下，信息技术积极融入中学教育工作当中，积极促进教学工作的开展创新。随着素质教育全面开展，信息技术教育工作在实施的过程中，亟须培养学生们信息化思维、计算思维，促使学生们更好地面对未来社会发展趋势。本文将针对计算思维内涵，以及信息技术教育培养学生计算思维的意义进行详细分析，分析信息技术教育现狀，探析问题，提出优化策略。

关键词：信息技术;计算思维;信息素养;教学策略

信息技术教育起源于计算科学，信息技术教育已经成为教育领域的研究重点。计算思维与学生们的学习、生活联系非常紧密。所谓的计算思维便是运用简约、嵌入、转化、仿真等诸多方法手段，将表面看起来相对复杂、困惑的问题，按照一定的逻辑思维进行拆解。针对复杂问题，有规律、有步骤的制订出拆解问题的策略，为学生们日后可持续发展打下良好基础保障。本文将基于培养学生计算思维出发，对信息技术教育工作相关内容进行详细分析[1]。

一、计算思维内涵及其特点概述

计算思维是在计算科学的基础上所提出的，其实质是针对复杂问题进行求解，在系统设计、人类行为理解等相关内容，提出的一系列思维形式的活动。2006年周以真教授在ACM会刊首次提出计算思维（ComputationalThinking），它是运用计算机科学的思维方式进行问题求解、系统设计，以及人类行为理解等一系列的思维活动。简言之，计算思维包括算法、分解、抽象、概括和调试五个基本要素。是针对复杂问题开展细致化、顺序化解决的思维过程，在信息技术领域的展现，是借助信息技术程序解决复杂问题的逻辑思维和过程，这种思维过程，可以脱离电脑、互联网、人工智能等技术独立存在。计算方法和模型，可以促使人们敢于处理那些原本由个人无法独立完成的问题[2]。从客观层次上来看，计算思维属于每个人都需要具备的基础技能，在社会信息化发展迅速的当下，每个人都应该具备计算思维能力，才能在知识爆炸的时代，及时挖掘知识并且借助知识解决生活、学习当中潜在的问题。当我们必须要解决一个特定问题时，我们会先衡量这个问题有多困难，什么才是解决该问题的最佳方式，这一系列的思维运行都属于计算思维范畴内[3]。

二、信息技术教育的现状问题阐述

（一）忽视了计算思维培养

在素质教育工作积极落实之下，提出“提升信息素养”的要求，这导致中学信息技术教育工作更加趋于应用化、工具化，课程教学陷入了烦琐的操作技能训练当中。应试教育对于信息技术教育的影响也相对较大，在很长一段时间内，信息技术教育工作开展更加趋于向学生们传授信息技术知识，忽视了学生计算思维的培养。针对学生们实际情况来看，学生们的起点水平差异相对较大，导致学生们信息技术基础知识呈现出良莠不齐的情况，开展教学难度相对较大，导致信息技术知识教学重点难点衔接统一困难[4]。

（二）学科教学目标不明确

从客观层次上来看，我国信息技术教育发展的时间相对较短，信息技术学科教育经验相比其他学科来说相对有限，很容易导致教学目标不明确、课程核心价值偏差等诸多问题。信息技术教育工作目标并不仅仅是将信息技术教育知识传递给广大学生，更加要注重对学生们能力的培养，为学生们日后可持续发展奠定基础。但是结合当前信息技术教育教学工作来看，教师往往忽视了学生们知识迁移能力，忽视了对学生们必备能力的培养。在开展信息技术教育时，更加注重引导学生们对各类学习软件操作，忽视了知识背后的客观规律和逻辑思维引导，对于知识当中隐藏的人文伦理内涵讲解更是少之又少。因为缺乏明确的教育目标，导致学生们即使掌握信息技术专业知识，但是思维也比较零散，技术掌握理解也相对较为零散，很难养成学生们独特的思维习惯。

三、以计算思维培养为核心提升学生信息素养

传统信息技术教育，学生们往往是为了完成学习任务，忽视了借助自身知识解决实际问题。而现代信息技术教育要求促进学生们全面发展，帮助学生们理解、掌握信息技术核心本质，促进新一轮信息技术教育改革顺利、高质量开展。

信息素养是一种能力，涵盖了文化层面（知识方面）、信息意识（意识方面）、信息技能（技术方面）。中学阶段信息素养要求学生具备对信息获取、加工、管理、表达和交流的能力，具备在各种信息活动中对过程、方法、结果进行评价的能力，具备能对信息活动发表观点、交流思想、开展合作、解决问题的能力，在生活实践中能够感受信息文化、增强信息意识、内化信息理论，遵守法律法规，具有与社会发展相匹配的信息素养、社会价值观和社会责任感。而计算思维是一种基于技术而非机械技能的、具有信息学科特质的思维方式，具有一定的数学思维特质和工程思维特质，以及多学科融合的特点。这种思维方式不仅在信息科学的学习中，也时刻渗透在我们的生活中。二者的不同之处在于“信息素养”是对人未来所需要具备的信息能力和素养的一个更广泛、更全面的概括，“计算思维”侧重强调要人们具备像计算机、科学家那样具备更理智、更缜密的思考能力。

在信息教育实践中，教师要以培养学生信息素养为目标，依托训练学生的计算思维为载体，不断尝试运用多种教育教学方法开展丰富多彩的、科学生动的教学活动，中学信息技术教师可以基于信息技术教材，提高改进教学方案，运用跨学科手段激发学生思维活动，促进学生计算思维的运用，见图1。培养学生计算思维能促进学生们全面发展，强化学生逻辑思维能力，这种思维是人的思维而不是计算机的思维，是人用计算思维来控制计算设备，从而更高效、快速地完成单纯依靠人力无法完成的任务，解决计算时代之前无法想象的问题。

中学生正处于逻辑思维快速发展的重要阶段，在该阶段教学工作中培养学生计算思维，能够对学生们未来发展、未来可持续进步带来强大动力。计算思维将成为一种常态化思维方式，学生利用这种思维认知未来世界、驾驭未来世界。结合具体问题引导学生们对问题开展具体化的分析，培养学生计算思维，强化学生们解决问题的能力，不断强化学生们的能力和专业知识水平。

四、基于计算思维提升信息技术课堂教学的优化策略

根据《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》文件指出：中学信息技术课程通过学生系统的学习，最终实现培养学生解决问题的能力，提升学生信息素养。计算思维的关键是通过对问题的深入分析，对复杂问题进行简化、抽象，然后构建合理的数学模型，并选择适当的算法加以实现。在实际教育活动中，教师可结合各个学段的实际情况，运用计算思维指导教学实践活动设计，或者对计算思维的实施策略做合理的调整。结合中学信息技术教育特点，计算思维主要表现在“提出问题—―分析分解问题—―获取数据—―建立模型—―设计方案—―实施方案—―评价总结”。

（一）引导学生构建思维模型解决问题

信息技术教师可结合教学实践活动，结合学生年龄，以及心理特点，构建一个适合受教学生群体特征的思维模型。可以侧重培养学生在解决问题前构建“需求分析—―设计解决流程图”的思维模型提高学生解决问题的能力。

例如：在《机器人走迷宫》课程中，教师结合实际生活中的实例，如“蒙眼摸人游戏”“碰碰车”等学生曾经玩过的游戏来引导学生首先进行“问题分析：机器人要能像人一样走出迷宫，需要实现哪些功能？”实际就是在“需求分析：第一要实现机器人可以行走;第二要能识别障碍物;第三要能识别迷宫出口”。这个过程是计算思维最基本的思维过程，通过长期这样的思维训练，学生逐渐形成了做需求分析的思维模式和习惯，那么就为培养学生计算思维打好坚实的基础。

完成了需求分析，需要学生具备严谨的逻辑思维能力来思考解决问题的步骤和环节。结合学生的年龄特征，“设计解决图”的方法在信息技术课堂教学中更容易实现，学生也更容易接受和理解。在上面实例中，要解决“第一要实现机器人可以行走，第二要能识别障碍物，第三要能识别迷宫出口”这三个问题，教师可以指导学生通过设计流程图，可以通过梳理机器人的基本组成结构从而实现问题的“分—―分解—―转化”，最终找到解决方案。

（二）翻转课堂，强化计算思维培养重视度

在开展信息技术教育工作时，培养学生计算思维必须要贯彻循序渐进的原则，逐步培养学生们的计算思维，让学生们逐步可以自主地按照逻辑标准化、顺序化解决问题，习惯性地模拟计算机科学家的思维，在面临问题的过程中，能实现深层次、多角度的思考。中学生正处于能力培养的最佳时期，教师应该把握机会，高质量增强学生的计算思维。为此，教师可以将翻转课堂教学模式引入到信息技术教育工作当中，引导学生自主自觉地进行知识学习，并且自主解决问题，使学生在学习实践的过程中，强化计算思维的认知理解，为内化思维奠定良好基础。

例如：在课前，教师可以借助线上学习工具，将教学资源课件资源进行传递，教师可以结合教学目标提出教学问题，让学生们在课前自主学习、自主分析问题的过程中解决问题。在课堂教学中，教师可以有针对性地对学生们自主学习的问题进行解答，筛选出学生们觉得相对困难的问题进行讲解，并且将系统性解决问题的流程标准传递给学生。课后，教师应该适当地布置偏向于实践类型的作业，让学生们在巩固知识的基础上，强化实践能力。动态化对学生课后作业进行点评和指导，若发现学生们操作过程当中遇到困难，应该第一时间对学生们进行指点。切实借助翻转课堂的教学模式，让学生们面临问题自主地解决，帮助学生们强化计算思维素养。

（三）小组合作，逐步培养学生计算思维

教师在教学活动中可以借助小组合作的模式，让学生实现对计算思维的内化。在教学问题引导下，教学过程层层分析、层层深入，引导学生们在合作探究的过程中对知识深入分析。让学生们以小组的形式制订出问题解决模型，并通过分工合作的方式，让学生集体制订解决问题的步骤和方法。小组合作教学作为培养学生们自主学习积极性最为关键的技术手段，帮助学生提升分析问题、解决问题的能力，同时促进学生端正“学习态度”，培养学生养成“自评”“互评”“总结”的思维模式，逐步培养学生计算思维。

例如：在“利用Photoshop制作图像艺术字”这节课中，教师在完成Photoshop操作教学后，引导学生以合作的模式开展问题引导教学：2人一组，分工合作，以“元旦贺卡”为主题，利用Photoshop软件来制作元旦贺卡，要求主题明确、内容积极向上，表达主题新颖、构思独特巧妙、画面美观和谐。这样设计的课堂实践活动，通过提出问题和要求，引导学生们结合问题要求，通过对问题的“分析—―分解—―分工”的过程，进行元旦贺卡“贺卡结构建模—―内容设计—―评价总结—―完成展示”的设计，在这个过程中学生们逐个问题进行拆解，有逻辑、有顺序地对各个图片图形进行拆解、组合、美化，并实现任务，切实逐步培养学生的计算思維。

（四）生活化教学，内化学生计算思维

内化计算思维是确保计算思维在学生们生活、学习当中应用的关键，更是信息技术教育的终极目标。教师可以在开展信息技术教育的过程中，引入生活化教学内容，让信息技术知识与学生实际生活紧密联系，让学生们认识生活当中的信息技术知识，并且有针对性地解决生活问题，实现计算思维内化。生活化教学模式能让学生重新构建思维模式，高效解决生活问题。

结束语

中学信息技术教育中培养学生计算思维的意义重大。中学信息技术教育内容对于学生来说既抽象又好奇，引导学生们培养良好的计算思维，不仅可以帮助学生们更好学习信息技术知识，而且还可以帮助学生们借助计算思维解决生活、学习当中面临的其他困难。计算思维作为未来人才必须要具备的基础能力，在进行信息技术教育的过程中，教师必须要有针对性地培养学生计算思维，以信息技术教育知识为载体，逐步培养学生们的计算思维。

参考文献

[1]沈怡嘉.基于计算思维的初中信息技术教育的研究[J].中文科技期刊数据库（文摘版）教育：00099-00099.

[2]WingJM.Computational Thinking .Com munications of the ACM ， 2006 ， 49（3）.

[3]孙瑞，曹建英.基于现代信息技术的计算思维在中学数学教学中的应用研究[J].无线互联科技，2014，000（004）：263-264.

[4]邓辉.基于计算思维的高中信息技术课程案例研究[J].计算机时代，2020，No.332（02）：104-107.

作者简介：赵振囡（1983— ），女，汉族，黑龙江大庆市人，本科，中学一级，研究方向：中小学信息技术教育教学管理，信息技术特色课程体系研究，中小学科技创新课程开发。

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