浅论高中信息技术核心素养中培养学生计算思维的教学策略

朱建亭

摘 要：随着教育改革的不断深入发展，教育部针对高中信息技术课程提出明确要求，即着重培育学生的学科核心素养，通过锻炼学生的逻辑能力，使其形成计算思维。基于此，文章主要围绕高中信息技术核心素养中培养计算思维的教学策略展开研究，简要阐述培养学生形成计算思维的现实意义以及当前信息技术课程开展中存在的问题，具体提出切实可行的培养策略，旨在为现代信息技术教师提供参考，促使学生养成良好的思维能力。

关键词：高中信息技术;核心素养;计算思维;教学策略

中图分类号：G633.67   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2022）02-0013-04

在信息化时代的背景下，亟须提高高中信息技术的教学质量，以满足现代学生在数字化背景中实现成长发展的需求。计算思维作为培育信息技术核心素养的中枢，要求学生能够在扎实掌握计算机相关知识的基础上，针对某一问题进行一系列思考的思维活动，从而运用计算机和人的思维解决实际问题。计算思维的养成对学生成长为经济社会所需的技能应用型人才具有正面帮助作用，顺应当前大力推广信息技术的趋势。

一、 信息技术核心素养中计算思维概述

计算思维是一种可以脱离电脑、互联网与各种多媒体技术独立存在的思维方式，它并不是简单的数学计算能力，也不是运用计算机的能力，而是一种能够解决计算机不能完成的各种任务的能力。计算思维大致分为五个基本要素，算法、分解、抽象、概括和调试這五个部分，对教师和学生的教学过程都提出了较高的要求。

信息技术核心素养中加入了对学生计算思维的培养，强调学生对现代科学技术的掌握，这里说到的计算思维就在原来定义上进行了简化，在高中阶段培养学生的计算思维就要求学生能够运用计算机去解决各种问题，熟练的掌握计算机语言并且能够将这种思维迁移到去解决其他相似问题之中。

二、 在高中信息技术课程中培育计算思维的现实意义

其一，有利于满足国家对信息技术教学改革的要求。随着时代的日新月异，计算机不再是稀有物品，信息技术的应用涉及生活和生产中的方方面面。学校是教授信息技术知识和技能的主要阵地，我国要想在国际舞台上始终处于优势地位，培养源源不断的后备力量是重中之重，因此教育部针对信息技术学科着重提出培育核心素养这一要求。计算思维的提出为教师开展计算机教学活动指明了方向，从而使教学方法、教学步骤和教学环节不断完善，更好地满足了学生的发展需求以及社会对人才的要求，推动信息技术课程朝向有利方向转变。

其二，有利于提高学生的综合素质和个人能力。信息技术随着时代的发展而不断变化、发展和更新，培育计算思维目标的提出能够使教师更清晰地认识到信息技术课程教学的核心内容和方向，从而在设计教案时有针对性的突出重难点部分，使学生的信息素养逐步得到提升。此外，教师在教学过程中关注实际操作的效果，给予学生一定限度的自由和充分独立思考的时间，深化学生对计算机技术的认知和了解，使其发挥自身主观能动性，将信息技术理论知识与实际操作更好的联系在一起，对学生分析问题、解决问题的能力以及自身创新能力的进一步提升发挥着重要的推动作用。

其三，有利于教师积极转变教学观念，提升自身教学能力。培养计算思维目标的提出要求教师必须精进自己的工作能力，不断更新优化自身的专业知识体系。传统教学模式已无法满足新课程改革对信息技术学科提出的要求，在这一情况下教师必须要结合素质教育理念探索出更为有效的教学路径，根据学校所提供的计算机硬件设备、教材中涉及的内容以及不同学生的学习情况设定合理的教学任务，不断优化教学方案为学生带来新鲜感，在激发学生计算机学习兴趣的前提下实现培育计算思维的最终目标，展示出最佳的教学效果。

三、 高中信息技术教学培育计算思维中存在的问题

核心素养的提出促进了学生全身心的发展，但是给教学活动也带来了更大的挑战，计算思维的培育过程中就存在各种问题，从学校到教师再到学生都有各种各样的问题，给计算思维的发展带来了不良的影响，主要表现为学校缺少对信息技术活课程的重视、教师的专业能力不够、教材编制不合理以及学生缺乏信息意识。

（一）学校缺少对信息技术课程的重视

在应试教育模式的深刻影响下，当前大多数学校仍然将提高升学率作为办学重点。由于在高考考试中对学生信息技术水平的考查占比较小，因此，学校为了提高学生高考学科的成绩，选择将信息技术教学课堂变为自习课堂甚至取消信息技术课程的设置。学生受到学校对该课程态度的影响，忽视学习信息技术的重要性，在信息技术课堂上出现学习其他科目以及玩小游戏等现象，教师对学生的行为也采取默许的态度。因此，学校层面对该课程的重视程度不高直接阻碍信息技术教学活动的顺利展开，无法实现学生养成计算思维的目标。

（二）信息技术教师专业化程度不高，对计算思维的认知存在偏差

学校对信息技术课程的忽视使其无法加强教师队伍的建设，在部分学校中信息技术教师往往由其他科目教师所兼任，这类教师绝大多数并非计算机专业出身，对信息技术的了解匮乏且专业技能严重不足，在这一情况下，教师无法给予学生有效的指导意见使其逐步树立计算思维。同时，教师对计算思维的认知存在偏差，片面地认为计算思维是指计算机专业学生所需要具备的一种思维方式，对于高中生而言只需要具备应用软件的能力即可。认知的偏差以及专业技能的缺陷大大降低了信息技术教学的质量，学生难以在教师的引导下形成计算思维。

（三）学生缺乏信息意识，未形成信息技术学习的兴趣

高中生在以往受教育阶段已对信息技术有了初步了解，由于受到各种客观因素的影响，一部分学生基本掌握计算机的操作方式，能够借助计算机进行各种工作，而另外一部分学生对信息技术知识一无所知，甚至没有用过计算机，两极分化的局面使教师难以展开整体性的教学活动。并且在培养学生树立计算思维的过程中需要学习编程的有关知识，这对一部分学生来说产生极大的心理障碍，形成抽象、复杂、难度大等印象，也对教学活动的顺利展开造成阻碍。

（四）教材内容的编写不具备合理性

当前高中信息技术教材中涉及的内容大多为讲解软件如何操作的理论知识，教师在教学过程中缺乏系统化的讲解基础知识的阶段，使学生在还未打好基础的情况下便开始实际操作，信息技术教学活动与教材脱节的问题导致教学效率低下且效果不佳。此外，学生学习信息技术知识通常处在被动状态，无法将理论知识与实际操作进行有效结合，使其获取信息、解决实际问题的能力低下，难以在实践中逐步形成计算思维。

（五）教学缺乏实践性

信息技术课程具有较强的实践性，在教学过程中教师却忽略了课程特点，仅仅是局限于课本教材讲述一些理论知识，缺少运用理论知识去解决实际问题的实践教学环节，学生就难以理解信息技术课程的课程作用和意义，在课程学习过程中还有可能产生逆反心理，造成计算思维的培育效果不佳。

四、 高中信息技术课程培育计算思维的教学策略

（一）提高认识，转变观念

针对学校教师忽视信息技术课程重要性，将更多的教学时间放在提高学生学习成绩上的这一问题，教师必须意识到信息技术在社会发展过程中不可磨灭的积极作用，转变自身对信息技术课程的认知态度，带动学生提高学习该课程的积极性，从而为培育学生养成计算思维做好前期准备工作。计算思维不仅体现着学生的一种逻辑思维方式，也是一种分析问题、解决问题和知识运用的能力，在信息技术教学初期，教师可以采用问题驱动教学法使学生围绕问题展开有效的研究和探討。

例如，在教学信息技术必修二《信息系统与社会》第一章节内容时，教师在制定教案时首先需要明确教学目标为：了解信息技术的发展历程，通过教学使学生对信息技术形成整体性的认识，并从信息技术与人类的密切联系中重视对该课程的学习。其中在讲述信息技术的发展趋势时，教师要求学生发挥想象力探讨未来信息技术将呈现出来的特点，随后按照课本中给出的三个方面即更多样的信息采集与处理终端、更泛在的信息通信网络以及更智能的信息交互方式展开更加细致的讲解，并借助计算机为学生展示能够自动驾驶的智能汽车、机器人代替人工生产，以及在生活中各种信息技术的广泛应用，拉近信息技术与学生之间的关系，使其对该课程产生学习的欲望，为后续学习活动的展开做好思想准备。如此一来，不仅能够提高学生学习信息技术知识的兴趣，还能使学生对信息技术产生整体性的了解，使学生在头脑中形成知识框架，以便于信息技术知识内容的进一步扩充。

（二）灵活多变，促进教学

针对学生之间存在学习基础、学习能力等方面的差异，教师在实施信息技术教学时必须采取分层教学的方式，针对不同层次的学生设定合理的学习目标，并将教学任务分为基础任务和进阶任务。同时，教师在教学时应让不同层次的学生组成小组进行合作探究学习，保证各组成员分布的均衡性，使学生之间能够取长补短、互相促进。

例如，以教学必修一《数据与计算》“算法的概念及描述”为例，教师首先明确本节课的基础任务为：使学生理解算法的概念，并能够合理描述算法;进阶任务为：学生能够通过计算机用算法表述实际问题。其次引出算法的概念并通过一个简单的例子帮助学生理解教材中的知识概念。如探究如何运用计算机变换两变量a，b的值，此时教师首先应向学生说明运用计算机处理这类问题时无法直接交换a，b的值，而应该借助TEMP进行逐步转换，假设a=5，b=2，则操作步骤为：将a的值5赋给TEMP;将b的值2赋给a，最后将TEMP的值5赋给b。通过这一举例使学生初步产生理解并进一步深化设计算法的步骤为：首先进行算法分析，即确定要解决的问题是什么;再次运用人的思维设计算法，提出具体的解决步骤和方法;最后运用各种常见的描述算法的方法表示出来。在完成基础任务的前提下教师可以为学生布置巩固练习，如“小明早上起床后需要五分钟的洗漱时间、十分钟的烧水时间、十分钟的准备早餐时间、十五分钟的吃早饭时间以及十分钟的听新闻时间，试帮他合理统筹时间，设计一个合理的算法步骤”。如此一来，学生能够在自主动手操作的过程中进一步深化所学知识，体会其中的奥秘。

（三）联系生活，丰富内容

早年著名教育学家陶行知先生提出“生活即教育”的思想与现如今提倡的教育回归实际生活相契合，为提高信息技术教学的实用性，教师也应在教学活动中增加生活化的内容以此帮助学生理解相关知识，并鼓励学生将所学到的理论知识切实应用到实际问题之中。计算思维的培育是一个循序渐进的过程，教师必须要做好备课工作，精心设计教学方案，合理把握各个环节，在潜移默化中锻炼学生的思维方式。通常在实施教学时教师首先需要创设合适的教学情境，提出明确的教学任务以此激发学生的参与兴趣;其次使学生围绕问题进行自主学习展开合作探究，形成生动和谐的教学课堂;再次引导学生解决问题，完成设置的任务，使学生深入理解所学知识;最后教师进行评价反馈，增强学生的自信心。

例如，教学“解决问题的一般过程和用计算机解决问题”时，教师提出问题：“同学们现在使用的银行卡以及各种App都需要设置密码，太过简单的密码容易被他人攻破，而较为复杂的密码又容易忘记，那么怎样设计出最为合适的密码呢？”由此创设出特定的情境，随后让学生自主思考并进行讨论，在激烈的讨论过后教师引出教学主题，即大家可以运用算法设置密码，即使忘记密码也能够通过程序倒推出密码，如此一来，就能够避免密码简单或复杂的弊端。通过贴近学生生活的这一案例，学生的参与兴趣大大提高且能够发挥自身想象力和创造力展开思考。学生主动参与到教学活动中对于提高教学效率以及形成良好的计算思维能力十分有益。

（四）引赛促学，保障质量

爱玩是学生的天性，教师应抓住学生的心理特征，将游戏与教学内容相结合提高教学的质量。教学时，在讲述相关基础知识内容过后，教师可以将抽象理论知识转变成益智游戏的方式激发学生动脑思考的积极性，也能够使学生对理论知识产生深层的理解。

以教学“程序设计基本知识”为例，教师首先为学生讲解有关本节的概念知识，随后教师可以开展一个与本节课学习内容有关的益智游戏，在开展游戏时教师应注意尽量让每位学生都参与其中。例如，邀请五名同学站上讲台，教师将课前准备好的卡片分发到每位同学手中，每张卡片上都写有一个数字且大小不等，游戏要求为按照由小到大的规则从左往右依次排序。教师首先让学生自己发挥聪明才智在尽可能短的时间内完成游戏，第一批五名学生完成后教师可以邀请另外五名学生上台重复该游戏，比较两组的时间长短，随后邀请八名学生上台进行该游戏，试一试有没有最为快捷的排序方式。当大多数学生参与游戏过后，教师随即引出完成该游戏最为便捷的方法为：从最左边的第一位学生开始与其相邻的同学进行大小比较，数字大的排在右边，紧接着从左数第二位学生与其相邻的同学做比较，数字大的排在右边，如此循环依次比较，直到排序完成。游戏结束过后，教师应引导学生根据此游戏编写程序，通过程序使学生更直观的感受到运用计算机解决实际问题的快捷和便利，如此一来，能够大大提高学生参与教学的活跃度，有效保障信息技术课程教学的质量。此外，学校层面也应为学生搭建起展示自我的平台，通过举办科技创新比赛或信息技术应用活动，进一步提升学生的信息素养，帮助学生更好的激发个人潜能。

（五）遵循规律，循序渐进

计算思维对于学生来说十分模糊且抽象，教师在培育学生形成计算思维时不能太过急功近利，而應该在遵循规律的前提下，循序渐进地引导学生树立计算思维，避免学生在开始学习信息技术的入门阶段对该课程产生畏惧、抵触的心理。计算思维与高中数学学科中算法初步这部分内容有所牵扯，教师在信息技术学科中讲述该部分内容时可以由学生在数学中已经学过的知识进行延伸或过渡，使学生产生熟悉感，减少最难心理。

例如，教学“算法的三种基本控制结构”时，分支结构更易被学生接受和学习，因此教师可以将“上午最后一节课下课为”条件作出关于这一问题的流程图，并进一步总结出分支结构的一般格式，随后教师引出“机器人走正方形”这一问题并为学生展示该问题的循环结构流程图，最后为学生布置任务，即根据分支结构的一般格式作出循环结构的一般格式，通过由浅及深的方式使学生能够更快更有效地掌握相关知识。此外，教师还可以借助互联网打造网络学习平台，将结构图的展示、巩固练习的答案等内容上传到平台上以供学生参考，从而锻炼学生的自主学习能力。同时教师也可以利用网络平台与学生随时展开交流和讨论，帮助学生解决困惑，不断强化学生的计算思维，实现最佳教学效果。

总而言之，在培育学科核心素养的背景下提升学生的计算思维能力必不可少，广大高中信息技术教师应当抓住这一教学重点，结合上述教学策略达成新课程改革对信息技术课程的要求，推动高中生进一步成长为社会所需的高素质、全面型人才。

参考文献：

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