高中信息技术教学中学生计算思维的培养探究

蔡琼波

【摘要】高中阶段学生对于信息技术并不陌生，需要通过参与信息技术课程，培养自身计算思维。因此，教育工作者应当立足学生具体学情，让学生学会借助信息技术分析问题、解决问题，真正提高信息技术课程的实用性和有效性。

【关键词】高中信息技术；计算思维；培养措施

国家发展到不同时期，对学校教育的改革需求各不相同。当今，学生需要重视自身信息技能的培养，这对其今后继续教育或参与工作岗位至关重要，也是获得长远发展的基础。信息技术教师应当根据教学目标、教材内容等要求，为学生构建高效课堂，高度关注学生计算思维的培养。

一、计算思维内涵解析

计算思维是指学生运用计算机技术分析相关概念，解决相关问题的能力。学生借助计算思维还能够完成对系统的设计，一言以蔽之，计算思维就是借助计算机完成各种行为的思维活动。学生的计算思维培养也是指在信息技术课堂上能够正确解决问题，能够正确分析事物的思维。当下，信息技术已经与学科互相融合，学生可以在课堂上接触多种多样的信息技术，并且还能够有机会开展各种人机互动活动。信息技术教师应当在这一背景下高度重视学生计算思维的培养，让学生了解到信息技术对人们日常生产和生活所起到的重要作用，激发学生的积极学习意识。学生也会了解到，随着社会不断进步，信息技术也会成为人们探索世界必不可少的工具，不管是抽象化特征还是自动化特征，都要不断完善。

二、计算思维的操作特征

计算思维最早源于美国以及欧洲，社会进入信息技术时代之后，计算机信息技术在社会行业的应用范围越来越广泛。越来越多的学者开始致力于计算思维的研究，人们也已经感受到，借助计算思维完成各种社会化活动已经成为大势所趋。学校教育开设的计算机课程也会让学生亲身感受到计算机领域的各类先进方法和优秀思想，并将其进行汇总，为解决问题、分析问题提供更多帮助，切实体会计算思维的奥妙之处。当然，不管是教师的教学还是学生的学习，受到各种因素的影响，都会有一定的思维局限性，如何培养学生的计算思维也是当下高中信息技术教师所需要思考的重要话题。关于信息技术与计算思维的融合，并没有系统完善的方法。美国相关计算机科学协会，各大高校教师纷纷提出自己的看法，他们认为，计算思维是解决问题的重要工具，具体表现在以下几个方面：第一，可以借助信息技术或其他相关的工具，将问题变得更加简单，解决起来更加容易。第二，用计算思维可以分析数据、汇总数据，让数据的逻辑性更加凸显。第三，使用计算思维可以将数据进行抽象化汇总，例如，开展各种模拟实验，设立各种数据模型等。第四，使用计算思维的相关算法能够自动化解决一些共性问题，减少人力投入。第五，通过分析和对比，计算思维可以自动识别出最佳可行方案，并应用到具体生活中。第六，计算思维能够主动解决问题，自行发现问题，并将解决方案延伸到其他相关问题中。

三、高中信息技术教学中培养学生计算思维的注意事项

很多高中信息技术教师只关注学生的成绩提升，认为计算机课程属于副科，没有必要为学生进行详细讲解，因此也会忽略计算思维的培养，这样局限性的想法必然不利于学生的全面发展。教师自身就应该转变这一思路，高度重视计算思维的培养，这样才能够为学生构建高效的课堂。但是，高中阶段的管理者并没有组织教师参与各种学习或培训活动，很多教师对计算思维并不了解，从这一角度来讲，受到师资力量的影响，培养学生跨学科计算思维就有一些难度。另外，教育工作者也应当意识到，培养学生的计算思维并不同于培养学科思维，培养学生的计算思维也要从解决问题入手，这样才能够让计算思维的培养效果符合社会对人才需求的基本标准。最后，自著名学者周以真先生提出计算思维之后，各大高校开始对计算思维进行具体研究，但是由于不同教师解读不深刻、不专业且不统一，在具体教学过程中采用的方法也会有所区别，甚至还会有一些教师采用普通思维理解计算思维，这些问题也会阻碍学生计算思维的培养。

四、高中信息技术教学中培养学生计算思维的具体措施

1.提高学生学习兴趣，激发学生学习动机

只有让学生了解计算思维，愿意提高计算思维，才能够在课堂上积极配合教师，完成各种学习活动。信息技术教学过程中，教师应当本着理论与实践互相结合的原则，既重视学生的理论学习，同时也要为学生设置一定的具有挑战性的难度任务，让学生在挑战欲望的驱使下解决任务并获得成就感，这样一来，学生才会在不知不觉中培养计算思维，产生继续学习信息技术的动力。

2.重视创新教学模式，提高学生思维能力

作为高中信息技术教师，在采用教学模式筛选教学方法时，也要重视创新，不能使用单一枯燥的教学方法，否则不利于学生的思维培养。在传统信息技术课堂上，教师只为学生详细讲解计算机的操作步骤，相关按钮的功能，让学生在重复中记忆。教师可以在课堂上通过开展小组合作学习任务，探究学习项目等模式，让学生自主学习，借助探究认识计算机，了解计算机技术的重要性。只有教师在课堂上展示出专业性，学生才能够在教师的带领下提高思维能力，充分发挥想象力和主观能动性，助力计算思维的培养。

3.积极创设多种情境，确定课堂教学问题

情境教学法也是当下高中信息技术教师比较青睐的教学方法，实践证明，在情境中，学生可以产生情感共鸣，激发代入感，并对情境中各种元素产生更全面的了解。以3D打印技术的学习为例，教师在导入环节可以为学生播放各种视频，激发学生兴趣，接着让学生观看3D打印的创意视频，教师可以让学生思考当下3D打印技术已经应用到了哪些行业？比如：航空航天行业、汽车制造行业、医疗行业等，这样一来就能够将课堂所学与实際生活构建连接。接着，教师可以为学生展示一段材料，让学生通过观看材料，继续了解3D技术的应用。教师创设问题情境，让学生在解决问题的过程中互相交流、互相讨论，最后完成规定的3D创意花盆制作。这样一来，所有学生在课堂学习时都能够达到取人之长，补己之短，以此提升整个班级学生计算思维的培养效果。

4.创设真实的问题情境

采取问题作为主线来培养高中生的计算思维能力是一个有效的途径。教师首先要在信息技术课堂上为学生去创设一个真实、复杂的情境，在情境中再去创造出一个真实的问题，使得他们去思考问题、结合自身的生活和学习经验提出解决问题的具体办法，并通过计算机来仔细地检验自己这一方法是否可行。例如：高一学生正在上生涯规划课，生涯规划老师要求学生提前确定自己的理想大学，分析理想大学的历年分数线及录取情况，对标找差，提前谋划。笔者把这个问题的解决放在了信息技术课上，把“我心目中的大学”设置为教学内容，围绕内容设计了几个问题，让学生获取大学的相关信息，比如简介、专业、分数线等相关内容，并最终形成一个汇报作品并进行展示，该教学内容融合了信息获取、信息加工、信息集成与信息交流等，解决问题的过程中老师要一步步引导学生把计算思维的基本方法融入里面去，因为这是学生正在面对的真实情景，所以几节课上下来学生积极性非常高。再比如：在学习“因特网的组织与管理”单元时，课前先断掉每个小组中的一台计算机并修改IP地址，使它无法连接教师机，在教师讲课广播时接收不到信息。要求每个小组去解决“学生机不能接收教师机广播”的问题。引导学生根据以往知识和教师提供的学习资源包去探究，形成解决问题的详细方案，并通过具体实践解决问题。

5.精心设计计算思维活动

学生计算思维的培养势必要依托精心设计的活动来实现。例如：在“我心目中的大学”课例中设计了一个问题：请同学们形成一个汇报材料，利用班会课向全班同学展示分享你理想中的大学，形式不限，可以是PPT、视频等。学生要完成这个问题，首先要进行规划，思考后将问题分解成一个个小而易于操作的任务：比如我想要给同学们展示哪些内容，有简介、特长专业、录取分数线等；如何将相关内容下载下来；以什么方式进行信息集成；如果做成视频进行展示的话，选择哪个视频软件，按照什么样的顺序展示等等。在对问题进行充分分解后，要思考解决这些小任务的简单步骤，仔细考虑解决这些问题的最佳顺序（算法），形成解决问题的方案，画出流程图或思维导图，对设计的方案进行评估确保解决方案能够完成任务，最后通过计算机来解决信息的获取、下载、集成等一个个分解后的小任务，形成最后的作品，师生对展示作品进行评价。

在解决“学生机不能接收到教师机广播”的问题时，引导学生将问题细化分解，学生首先根据教师提供的网络“三要素”来判断为什么连不上教师端，当网线接上后还是不能接收信息，学生通过比较本机与小组中其他正常联网的计算机的设置，分析出IP地址的不同。设置本机IP地址时，小组合作对比观察整个小组的IP地址，从中发现规律，除了IP地址第一位不一样其他都相同，最终解决问题。

6.合理评价计算思维教学效果

我们可以结合利用计算思维解决问题的具体过程，对学生的问题解决方案进行评估，具体有：任务分解的是否容易理解？完整度怎么样，有没有包含所有的问题？解决问题的顺序算法是否高效？画出的思维导图或流程图完整度怎么样？

测量学生计算思维的一个重要策略就是看学生是否能够有效地进行迁移，可以通过布置相关的迁移任务来检测，比如让学生修改现有的程序代码，以达到另一种效果等。

综上所述，计算机科学已经成为当下社会不断发展的重要工具，学生也要借助计算思维培养问题解决意识。并采取多种多样的教学模式，培养学生计算思维，真正提高学生的计算机核心素养。

【参考文献】

[1]秦向芹.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[J].中国新通信，2022（7）.

[2]董超.高中信息技术教學中学生计算思维的培养策略[J].安徽教育科研， 2022（26）.

[3]黎芸，付新国.高中信息技术教学中学生计算思维的培养策略研究[J].中外交流，2021（06）.