高中信息技术教学中学生计算思维培养存在的问题及对策

2022-05-25秦向芹

中国新通信 2022年7期

摘要：随着教育改革逐渐深化，各个学科核心素养的培养成为现阶段教学的重要目标。在二十一世纪发展过程中，云计算、物联网、大数据等一系列技术的发展使人们的生活多姿多彩。为促使学生能够在步入社会后更好地面对数字化、信息化挑战，应培养学生信息技术学科素养，使其能够在未来信息社会中具有更好的发展。计算思维作为信息技术学科素养的核心要素，在社会信息化发展过程中，是新时代人们应具备的基本素养。在高中教学过程中，教师如何从信息技术教学课堂中培养学生计算思维，是一线信息技术教师需要研究的主要问题。本文从计算思维着手，对高中信息技术教学中学生计算思维培养存在的问题以及解决策略进行探究，旨在为之后有关人员在计算思维方面研究时能够提供参考性建议。

关键词：高中阶段;信息技术教学;计算思维;学科素养培养

一、引言

授人以鱼不如授人以渔，教授知识不如教授学生学习知识的方式，如此方式能使学生一生受益无穷。学科核心素养能够有效体现学科价值，促使学生通过课程学习形成正确的价值观和人生观。高中信息技术学科核心素养教育主要包括信息意识、计算思维、数字化学习和信息社会责任四个核心要素，而计算思维作为其中较为关键的内容，是高中信息技术课程改革教育的最大亮点，并逐渐受到教育领域的重视与关注。培养学生的计算思维不仅能有效促进学生综合发展，还能使其具有创新精神，促使学生在日后学习中能运用计算思维探索知识、获取知识。

二、计算思维概念

在普通高中信息技术课程教育中计算思维作为核心教育元素之一，主要是指运用计算机科学领域技术和思想方式，提升学生问题解决能力，并在此过程中形成一系列的思维活动过程，在此期间学生能通过计算思维进行问题的分析和判断，并利用各种综合信息资源，行程算法解决其他问题[1]。良好的计算思维能够有效提升学生带走我们问题，解决问题的能力，强化其思维逻辑与思辨能力，能够有效促进学生综合发展。计算思维是信息一意识和数字化结合的一种解决问题的思维能力，是一种时代与个性的结合能够有效培养学生的学科素养。对学生日后学习发展能够提供基础性條件。

三、高中信息技术教学中学生计算思维培养存在的问题

（一）教师对计算思维认识不足

随着经济的发展，人们为使计算机技术得到优化和更新时期，更适合社会发展需要，在长久开发下逐渐形成计算思维，因此计算思维形成的时间较长，在教育中运用计算思维的时间却比较短[2]。专业人员在研究和提出计算思维后，并指出计算思维能有效提升学生学习效能，促进学生个人素养的发展，但是并没有具体说明将计算思维有效运用在教学中的方法。此外，受应试教育中学科知识为主的思想影响学校和家长对于信息技术学科的重视程度较低，因此在实际教学过程中，教材和教学内容的选择较为随意。此种教育现状致使高中信息技术教师无法钻研《信息技术课标》教材，对于计算思维概念内涵特征等内容知之甚少，甚至无法将其运用在实际教学过程中，而其他学科的教师也无法运用计算思维提升学生的学习效果。此外，部分教师认为计算思维与实际教学方法不同，在教育教学中并没有实质性作用，因此在实际在教学过程中对计算思维的运用程度不高，导致学生在实际学习过程中，对计算思维的认识不高，无法形成有效的计算思维。

（二）学生计算思维能力较弱

在信息教学过程中，由于信息技术具有多元化发展优势，因此学生在实际学习过程中，不仅需要掌握计算机知识和原理，还要掌握如何将基本知识运用在实处，使其具有较强的知识运用能力和动手能力[3]。然而在高中以前的教学阶段中，教师和学校通常会忽略信息技术教学中的重要性，致使学生现有的信息技术基础知识掌握能力较弱，缺乏连贯性和系统性的教学，使得学生对计算机程序设置和语言设置这些专业技术了解较少，仅限于游戏和网络搜索[4]。此外，还有部分学生在初中阶段接触到的信息技术课程较少，对于计算机技术与知识的掌握较差，因此计算思维能力较为薄弱。

（三）教材内容较为落后

教材在教学中作为引导性资料，具有至关重要的作用。为使学生与时俱进发展，在编写过程中需要与时代发展相结合[5]。但是现今高中信息技术教学在教材内容中存在一定的缺点，与新时代信息技术融合较少。首先，信息技术学科与传统教学科目不同，由于信息时代发展较快，因此其中知识内容更新速度也比较快，随着时间推移与科技的发展，现今的信息技术与教材中的技术存在一定的差异，教材中编写的信息技术和教学知识与社会发展学生学习需要不匹配，教材中的专业名词与现今信息技术发展中运用的技术名称不同，软件的建立基础与脚本也具有一定的区别[6]。其次，计算思维提出的较早，但是将其运用在具体教学中的思想和理论提出的却比较晚，因此现阶段高中信息技术教材中的学科思维和核心思想预约计算思维中体现的核心素养有一定的差距致使计算思维，无法在现今高中信息技术课堂教学中发挥自身的优势。再次，教育教材不统一。在实际教学过程，小学、初中、高中的教材内容以及教学顺序没有承接和延续，甚至出现三个教学阶段的教材除了版本不同，内容基本相同的情况[7]。信息技术教学是一种技术的教育方式，在实际教学过程中，同样需要奠定基础和过度，慢慢强化学生对基础知识的掌握能力，若是教材版本不统一，随着教育阶段的增长教材内容上没有承接，一定会导致教材内容的层次、逻辑不通，则学生则无法有效地开展学习，进而无法形成系统性和整体性的计算思维构架。

四、高中信息技术教学中学生计算思维培养问题的解决措施

（一）完善教育教学鼓励机制

《信息技术课标》教材运用在教学中的时间较短，因此教师对于此本教材内容与主旨的理解不够透彻[8]。而为提升教师教学水平，教学主管部门也相继举办有关培训班，但这种零散的、片段式的培养并未得到很好的成效。许多课程都是“走过场”，参加的教师又多是被动学习，这也使得不少教师对《信息技术课标》内涵的理解浮于表面，更无法切实把新课程的教育理念运用于课堂实际之中。提高教育学科专业素质，使新课程的理念在课堂中落地生根，不仅要靠教育教学主管部门的线上线下课程，更是靠每一个信息技术教育者养成了自主掌握、自觉掌握的教学意识。同时，基于现代互联网技术知识更新速度快，因此作为互联网信息技术教育不但要具有丰富的专业知识素养，并且还要强化自己专业学习，是使得自身具有明确的学科专业领域与专业意识，如此方能促使信息技术教学与时代发展脚步一致，教育思想和教学理念符合现代互联网技术的前进的要求。为保障此种教育效果得以有效实现，相关部门可以健全师资培养考核机制，提高教师学科素质，并在此之中引进奖励机制，用科学、合理的机制促使教师自主发展、主动学习。此种运用激励的方式培养教师专业性，能切实推动教师学科素质的发展提高。

（二）引导学生积极参与

养成计算思维不仅限于科学的教学方法，还涉及对现实生活诸多问题的探究和处理。因此在开展教学时，教师不仅要转变过去以学科知识为中心的教育观念，还要实行以学习者为主、教师为辅的教育思路，让由学生自主发掘问题、指出主要问题问、完全使用所学专业剖析和解答问题并设计最合理解答的方式给予答案，之后利用计算机完成方案设计，获得成果[9]。在此过程中，教师可以针对实际情况，选择不同的教学方式与策略展开教学。如果学习者在每节现代信息技术课程中都经过这一步骤，则其思考方法和逻辑思维也会逐渐形成和完善。

在课堂中，首先，教师可以先指导学生，通过头脑风暴法分析问题，并找出可以解决的办法。其次，教师在实际教学过程中，会运用思维导图的方式，细化教学方案，优化学生学习思想，促使学生在课堂过程中能通过计算机解决自身发现的问题。此种教学方式的运用不仅能有效提升学生的动手能力，还能引导学生运用计算思维分析、解决实际问题。教师在教学过程中，可以运用具体的教学任务指导提升学生对知识的理解性。

例如，在高中信息技术教学过程中，教师在教授《人工智能的运用》这一内容时，教师可以运用分步骤教学的方式按部就班引导学生掌握信息技术专业知识。教师可以播放阿里ET工业大脑的图片和视频，在此过程中，首先，教师可以让学生猜片中运用了哪些技术类型，学生在才出人工智能之后，再带领学生了解人工智能在各领域之间的运用。如，人工智能在工业上的运用、人工智能在农业上的运用、人工智能在安全保卫行业中的应用以及人工智能在医疗卫生方面的运用。其次，教师教授学生智能程序编码，使学生进行练习和尝试。再次，留置编写智能程序的作业，期间允许学生运用之前在Python语言设计程序的内容，让学生分组配合，整体设计一套能组合的智能程序，让学生进一步细分，每个人分工写一组代码和程序，再与小组一起组合链接，最后，展示实现。而在此过程中，学生技能练习之前的信息技术知识，还能学习新的信息技术知识，了解更多信息技术运用方式，以此提升学生掌握计算思维的能力，强化学生思维逻辑性，使其在日后其他学科学习中，也能具有一定的逻辑思维，进而提升整体学习效果。

（三）丰富教学内容

由于知识点的碎片化，训练缺乏体系，虽然学生已经掌握了知识点，但却无法用于处理现实问题，也没有以计算思维为训练主线的知识框架[10]。所以，要学习在现行课程基础上，对教学内容加以重构，并挖掘有利于計算思维培养的新内容。纵观目前课程，需要采取活动方式，从课程特点和深层价值视角入手根据课堂知识点的固有架构重新整合课程，将每一条完全封闭的知识点都变成了具备一定逻辑关系的相对独立性的新知识模块。把知识点系统化地讲授给学生，使学生感受到知识点的系统化与逻辑性，之后运用课堂管理的方式设置教学模块作业，在此过程中，教师应注意各个模块之间的关系，强化模块的连接性和整体性，促使各个模块作业联系之后能形成一个整体的管理教学任务，从而在丰富学生所学专业知识，的同时，使学生感受到专业知识的相对独立性与相互依赖关系。

由此可见，重构教材内容与颠覆内容具有一定的区别，前者是将原本教学内容优化并根据学生需要进行延伸，而后者则是直接摒弃原教材知识内容。在实际教学过程中，教师应运用重构教材内容，积极寻找转变认知内容教学为思想启迪的新方法，以此达到培养学生探索、研究和解决思维的目标。

（四）转变教学方法

有效训练学生的计算思维能力，转变教学方式，切实改善学生思维方法对于学生的学习而言具有重要作用[11]。恰当的教学方式，就能够更加轻松地训练学习者的计算思维，进而提高了教学效能。在传统的信息技术课程中，也存在培养学生计算思维的案例，但是若没有关注计算思维，则此类活动对于学生而言也是毫无意义的。为改善此种教学现状，教师应运用调整教学案例的方式，提升教学方案的有效性和适合性，引导学生将无意识计算思维变为具有自觉主观能动性的行为，进而运用计算思维解决实际问题。因此，需要转变教学方法，促进学生计算思维的发展。所以，学生在程序设计时候，还必须注意运用数据分析，并采用头脑风暴的方式，寻找算法，从而进一步优化计算。当学生在教师引导下完全掌握计算以后，还要了解不同的计算方式中执行效率之间的差别，从而优化的算法，大大地缩短学生计算时间，与此同时学生的工作效率也会明显提高，学生在经过不断思索后，促使自身计算思维的进一步锻炼。学生完全了解计算后，通过流程图说明计算就较为容易，由于计算程序不同，因此所绘制的流程图也存在差距，学生可以通过流程图的绘画对整体计算进行在思考，从而优化计算机计算过程，从而进一步细化流程图。使用流程图，能有效锻炼学生思维逻辑，使学生在思考过程中有主有次、有条有据。当学生在教师的引导下完成程序编制之后，教师还可以给出一些同类型的问题，让学生再次体会流程。学生编程训练，不断反思和总结，当面临一种新应用问题，可以选用正确的算法，形成敏捷的运用能力，同时当发生错误时，也可以指出错误所在，巩固知识，算法思维也在这种不断、重复的过程中得以提高。

五、结束语

总而言之，将计算思维融入教学中，能有效促进学生个人素养，提升高中信息技术课程，教育教学质量为信息技术课程教学的发展，提供新型道路。对学生的学习和发展还具有指导性作用，能有效培养学生的学科素养和创新能力。因此，在实际教学过程中，信息技术教师应了解计算思维在学科教学的重要作用，知晓其对于学生学习的价值，并以此为基础，站在新时期教材的角度上辨析信息技术学科的指导性和育人价值，掌握学生的学习技术，运用针对性的教学方式，提升学生的计算思维。此外，教师要深入教材，将教材中与实际信息专业技术融合，大胆创新，以此提升学生信息技术的掌握能力，进而培养学生的学科素养，创造出以计算思维为依据的有利于学生终身发展的教学策略和教学模式。

作者单位：秦向芹山东省莒南第一中学

参考文献

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