在高中信息技术教学中培养学生计算思维的策略

【摘要】本文论述在高中信息技术教学中培养学生计算思维的策略，提出革新教学模式、强化教学引导、丰富教学实践等举措，旨在提高学生的计算思维能力。

【关键词】高中信息技术课程 计算思维 培养策略

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）23-0054-04

计算思维是运用计算机科学思维思考、分析和解决问题的一种思维方式，是计算机编程人员普遍具备的能力。计算思维还包含了一定的数学思维和工程思维，相对来说，它比编程更加抽象、灵活。高中生已经开始学习程序设计相关的课程，但由于学习难度较大导致效率偏低。在日常教学中，教师应循序渐进地引入培养学生计算思维的内容，着重培养学生的计算思维，提高学生解决实际问题的能力，扩展学生思维的深度。

一、革新教学模式，养成计算思维习惯

计算思维是一种开放性较强的思维，需要学生勇于创新、善于思考，不断突破思维的桎梏，发散思维，充分发挥想象力。长期以来，信息技术教学模式相对刻板，学生的思维跟着教师走，思考时间不足、思考空间不大，不利于培养学生的计算思维。因此，教师应革新传统的教学模式，根据课堂实际情况和学情选择教学模式，主动探索游戏化教学、项目教学、混合式教学等教学模式，进一步培养学生的计算思维习惯。

（一）开展游戏教学

游戏教学是在教学过程中导入游戏机制，让学生在游戏过程中习得知识的一种教学模式。教师可以充分利用学生爱玩计算机游戏的特点开展游戏教学，进一步激活学生的思维，激发学生学习计算机知识的兴趣，让学生在轻松、愉悦、自由的学习环境中，运用计算思维完成游戏，从而培养计算思维。如此一来，学生都会积极参与游戏教学活动，而不至于沉浸在网络游戏中。

教师应该精心设计游戏内容，将游戏性与认知性相结合，并增加競赛元素、设置游戏奖励环节，让学生在游戏中挑战自我，挑战同伴，进而激发学生的计算思维潜力。如在教学《文件管理方式》一课时，教师在学生的计算机中隐藏了几个特殊的音乐文件，让学生自行寻找这些文件。大部分学生计算机里的文件都比较混乱，学生很难快速找到。为了解决问题，学生必须认真观看教材，不断尝试各种方法搜索文件，最终找到解决问题的方法。随后，教师将搜索文件设置为游戏关卡，让学生在游戏闯关的过程中学习新知。游戏规则是学生每找到一个文件加一分，积分最多的取胜，教师给予物质奖励。最后，教师让学生整理所有文件，按照一定规律排列文件，教学效率得到大幅度提高。教师通过设置“寻找文件”的游戏，通过赚取游戏积分的方式，让学生独立查找文件，形成信息管理的意识，养成计算思维习惯。

（二）引入项目教学

项目教学由师生共同实施一个项目，将项目分解为几个模块，在课堂教学中将理论与实践教学有机融合，师生一起完成项目任务。项目教学强调以学生为中心、以项目为中心，学生是项目教学的主体。在教学过程中，教师通过思考、尝试、探究等步骤，引导学生找到利用互联网和计算机完成项目的方法，进而能够运用计算思维解决生活中的实际问题，达到学以致用的目的。这样教学，对学生计算思维应用能力的发展有很大的帮助。

在教学《用计算机处理信息的基本方法》一课时，在学生掌握计算机基础知识、能顺利操作计算机软件后，教师出示项目：假设你是物理研究者，需要制作一个“模拟小球做平抛运动”的轨迹图，请你以自己的方式制作程序。部分学生认为可以用Q Basic语言制作，也有部分学生认为要用C语言制作。教师让学生自由选择编程语言编写程序。在编程时，频繁有学生出现程序逻辑和语法的错误，此时，教师让学生利用互联网进行搜索，寻找解决问题的方法。在这个过程中，教师通过设置项目，依据项目要求引导学生自主探究，充分利用计算思维确定项目的开展方式，引导学生独立解决问题，从而获得较好的教学效果。

（三）运用混合式教学

信息技术教学也可以分为线上教学和线下教学两个部分，线上教学主要是组织学生使用计算机进行实践，而线下教学主要是理论和方法的面授。受客观因素的影响，当前线下教学的占比远远超出线上教学，教师可以借此机会引入MOOC、翻转课堂等教学模式，平衡线上教学与线下教学之间的比例，让学生在混合式教学中发挥主动性和创造性，实现个性化学习。

在进行《数据库管理方式》教学时，教师先给学生发送微课视频，让学生观看视频，并结合教材内容进行预习。学生一边观看视频一边做笔记，看完后，教师让学生进行数据库应用系统的体验。数据库应用系统有图书馆管理数据库、库存管理数据库等，学生自由选择数据库完成自主学习后，教师又出示设计有具体问题的导学案，让学生回答如何利用数据库管理相关知识解决问题，并分析用何种程序实现数据库管理，进行程序的设计。如此教学，教师以翻转课堂的思路，利用微课、导学案启动混合式教学，让学生自主学习、独立思考并解决问题，整个过程都以学生为主体，大大提升了学生的计算思维发展水平。

二、强化教学引导，培育计算思维意识

当前，尽管学生的主体地位有所提升，但还是离不开教师的引导。信息技术的所有教学流程都需要教师主动推进，而学生在课堂中的自由是有限度的，教师要按照循序渐进的教学步骤，才能稳定发展学生的计算思维。目前，部分学生受传统教学的影响过大，对信息技术学科存在偏见，甚至抗拒自由度较大的教学方式。对此，教师要强化教学引导，不仅要对教学流程进行优化，更要注重学生意识的引导，进一步培育学生的计算思维意识。

（一）转变教学观念

意识会在很大程度上影响行为，教师要重视引导学生重视计算思维，才能有效提升教学效果。目前，高中阶段的信息技术课程处于比较尴尬的局面，部分学校对信息技术课程重视程度不足，而是将关注点都放在应试科目上，学生本身也不愿在该学科耗费太多精力。面对这样的局面，教师更应该改变自身的教学理念，引导学生从思想上重视信息技术学科，了解计算思维的优势，为培养学生的计算思维奠定基础。

在教学《信息价值的判断》一课时，教师用多媒体展示教学案例：小明收到手机短信，短信提示他中奖5 000元，但要先将600元税款转入对方提供的账户才能获得奖金。学生立刻判断这是一条诈骗信息。教师又出示很多信息诈骗案例，向学生强调判断信息价值的重要性。为了指导学生正确判断信息的真假性，教师又展示了赤壁之战中著名的“群英会蒋干中计”历史事件，然后询问学生：“如果你是曹操，是否会受到虚假信息的蒙蔽？”学生纷纷提出一些案例中存在的逻辑矛盾，认为其不符合事物发展的规律。接着教师与学生进行深入交流，引导学生生成一定的计算思维逻辑。教师以现代社会热点事件导入，聚焦学生的思维，让学生分析具体案例，使其认识到学习内容与生活紧密联系，进而对信息技术更加重视。

（二）创设教学情境

在信息技术教学中，教师通过创设教学情境，能够刺激学生的思维，帮助学生更好地理解新知。信息技术教学的最终目标不仅仅是让学生掌握信息技术知识和技能，还要提升学生的信息技术核心素养。学生在生动的教学情境中，能获得感官刺激和情感体验，在思想层面得到升华，从而认可计算思维的价值。教师可以创设探究性的教學情境，引导学生积极思考，促使学生有意识地培养自身的计算思维。

《智能信息处理》一课的内容非常贴近学生的生活，教师可以与学生交流人工智能方面的知识。首先，教师以提问导入新课，让学生列举人工智能在生活中应用的实例。学生提出小爱同学、Siri、送餐机器人等案例，由此引入智能机器人相关内容的学习。其次，教师利用多媒体课件，为学生播放一段机器狗跳舞的视频，以及机器人AlphaGo击败职业围棋选手的视频，让学生认真观看并发表看法。最后，教师要求学生按照自己的想法设计一款人工智能机器人，并以此作为学生的编程学习目标。学生在设计过程中提出很多颇具趣味性和实用性的新奇人工智能设想，比如实时翻译机器人、捕捉老鼠机器人、园林机器人等，并有针对性地设计这些人工智能机器人的编程。这样教学，教师紧贴日常生活创设探究性的教学情境，为学生展示其感兴趣的内容，有效提高了学生的计算思维能力。

（三）改善教学评价

教学评价体系能够引发学生对自身综合能力的反思，掌握自身计算思维的不足，及时调整学习状态和学习方法，有效提升计算思维能力，巩固信息技术学习成果。基于计算思维的要求，教师要改善目前的教学评价体系，提高综合素质的评价要求，增加计算思维在教学评价体系中的比重。

在《获取信息的方法》一课教学中，教师引入“UMU互动学习平台”软件进行教学评价。该平台能对学生课前预习情况、课堂作业情况、阶段性学习情况、综合素养培养情况等进行评价，定期给出评价数据。考虑到该平台过于客观，教师还应适当开展主观评价以中和评价结果。例如，“潜力生”要给予更多积极的评价，推动其追求更大的进步，而“学优生”则应更加客观，使其成绩更加稳固。学生的计算思维水平会通过其个人的具体表现、行为细节体现出来，而平台则在结果性评价中将这些评价过程进行总结，最后生成客观合理的评价结果。如此教学，教师利用学习平台完善教学评价，提升教学评价的信度和效度，从而促使教学评价更加科学和完善，更客观地量化学生的计算思维水平，让学生了解自身计算思维水平。

三、丰富教学实践，巩固计算思维能力

信息技术学科具有较强的实践性，在实际教学中以实践为主。尽管学生对理论知识学习的兴趣不高，但他们对实践课热情高涨，他们进入机房的时候，往往表现出极高的兴致。教师应该“趁热打铁”，组织学生在情绪最高的时候开展教学实践，通过小组合作、课后实践、教学内容拓展等实践活动，引导学生集中思考，不断发展计算思维。

（一）组织小组合作活动

高中信息技术教学的主旨就是提升学生的综合素养，综合素养除了学科必备的计算思维，还有合作能力、人际交往能力等。信息技术包含较多实践内容，且这些实践内容较为繁琐，如果让学生独自完成，会影响课堂教学进度和实践效率，也不利于开拓学生的思维。因此，信息技术实践课教学应提倡小组合作，让学生与其他同学开展合作探究，进行广泛的交流和协作，在此过程中互相交流思想，激发更多的思维灵感，在增强团队协作能力的同时，实现计算思维能力的提升。

在《数据库管理信息的基本思想与方法》一课教学中，为了让学生熟练掌握管理数据库的具体方法，教师让学生动手安装ACCESS软件，然后将数据库文件发送给学生。文件中有两张表，一是学生基本资料表，二是学生获奖情况表，要求学生将两张二维表格相关联，实现数据关联处理。接着教师将学生按座位分成多个小组，每组三名学生，进行ACCESS数据库的实时网络共享，让学生合作处理一套数据库文件。每组发放的数据库文件是随机的，学生按照表上的要求，与组内成员进行沟通，三人分工处理一个数据库。这样一来，学生以较快的速度完成了学习任务。

（二）巧设课后实践活动

如果学生的计算思维被禁锢在课堂上，只能在课堂上进行理论知识的学习和实践技能的练习，就不利于学生计算思维的发散，难以实现更高层次的思维突破。在日常教学中，学生的课后实践机会较少，因此，教师要设计一些方便学生参与的课后实践活动，鼓励学生在课后主动开展实践活动，进一步巩固学生的计算思维。

《信息的集成》一课需要学生进行信息作品的制作，学生可以制作电子板报、演示文稿、课件、网页等。学生完成信息集成的学习后，初步掌握了制作信息作品的流程。在学校举办的年级艺术宣传活动中，教师鼓励学生提交信息作品参加艺术宣传活动，对入选的信息作品给予表彰。课堂上，教师让学生搜集素材，进行信息集成处理;然后引导学生在课后进行作品设计和规划，确定表现形式和艺术风格，选择相应的软件进行制作，提交优秀的信息作品。这样一来，学生的计算思维能力得到了充分的发挥，也取得了较好的教学效果。

（三）拓展教学内容

目前高中信息技术学科使用的教材比较陈旧，为了解决教材无法适应时代发展要求的问题，教师在完成必要的教学后，可以适当进行教学延伸，以现有的教材内容为基础，拓展和延伸一些新的知识内容，让学生在拓展实践中提升计算思维能力。

《信息技术与社会生活》一课涉及的知识范围较广和知识内容较多，考虑到学生可能会产生厌烦的情绪，在完成基础内容教学后，教师以计算机病毒作为拓展内容，与学生讨论计算机病毒的程序以及计算机病毒的感染方式。学生对这些内容非常感兴趣，纷纷表示自己的计算机也曾被病毒感染过，对这些问题自己往往束手无策等。教师指导学生用C语言编写检测病毒的程序，对自己的计算机进行简单的病毒检测，完成教学内容的拓展。教师以教材内容为基础，进行教学内容拓展，选择学生感兴趣的领域，进一步激发了学生的参与热情，也提高了本课时的难度，从而有效拓展了学生计算思维的深度。

在高中信息技术学科中培养学生的计算思维能力，目前还需要信息技术教师锲而不舍地探索培养学生计算思维的路径，以创新的教学形式培养学生的计算思维，并在教学过程中不断渗透，以最大限度地提升计算思维教学的效率。

参考文献

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[2]朱栋梁.项目选择：指向深度学习的实现[J].教学管理与教育研究，2021（15）.

[3]陶莹樱.高中信息技术教学例谈：移动终端的奥秘[J].中小学信息技术教育，2021（Z2）.

作者简介：曾逸帆（1987— ），广西柳州人，一级教师，主要研究方向为信息技术教育。

（责编 林 剑）