高中信息技术教学培养学生计算思维策略

徐亚军

摘 要：信息技术在高中课程体系中占据重要地位，作为一门顺应信息化社会发展的学科，在帮助学生掌握信息技术基本知识和操作技能等方面发挥着不可替代的作用。计算思维是高中信息技术核心素养组成之一，如何培养学生的计算思维成为教师开展教学工作面临的一大难题。基于此，文章针对高中信息技术教学培养学生计算思维的具体策略进行探析，希望能为教育工作者提供实践参考。

关键词：高中信息技术；计算思维；培养策略

基于新课改的要求，在高中信息技术课堂中，教师应将培养学生的计算思维作为教学目标，根据他们的实际情况组织针对性的实践活动，将计算思维渗透到课堂中的各个环节，调动学生的学习积极性和主动性，使其充分掌握理论知识的内涵以及运用技巧，实现综合素养的提升。在这个过程中，教师处于引领者的角色，负责营造良好的教学氛围，从而达到强化学生计算思维的教育目的。

一、计算思维相关概述

（一）计算思维的内涵

计算思维是近年来国内外教育领域重点研究的话题，更是将培养学生的计算思维作为信息技术教学的核心任务[1]。计算思维在2006年由周以真教授提出，他认为计算思维是运用学科基础概念分析数据、解决问题、系统设计、人类行为理解等与计算机相关的思维活动，是每个人都应具备的基本能力，尤其是处在成长关键时期的高中生。它就像写字、阅读等日常行为一样，是人们生活与学习中最基本、最普通的思维方式，为综合素养的形成与发展奠定良好基础。具体来说，计算思维能将问题清晰地描述出来，并将具体思路和解决方案表示为处理信息的基本流程，是保证问题顺利解决的一个切入点。

（二）高中信息技术教学培养学生计算思维的意义

1.提高学生解决问题层次

通常情况下，利用信息技术解决问题的能力分为初级、中级和高级这三个层次。其中，初级阶段是指运用简单的教辅工具解决基础问题，中级阶段指灵活运用多种方法和工具解决较复杂的问题，高级阶段指的是在信息技术理论知识的辅助下二次创造出全新的工具和解决问题的方法，运用计算思维将该门课程与科学、数学、地理等科目结合起来。这样一来，学生的潜力得到挖掘，在解决问题时既是信息技术的使用者，又是优化解决方案、提出全新思路的创造者，使他们的思维品质得到充分锻炼，逐渐提高其解决问题的层次，为今后的学习之路打下坚实基础。总的来说，培养学生的计算思维有利于解决问题层次的提升，为他們提供更加多元的解题思路，学会从不同维度分析问题，促进解决问题能力和自主探究能力的共同发展。

2.有效明确课程核心价值

传统的高中信息技术教学以传授理论知识和操作技能为主，随着时代的发展根本无法满足学生的学习需求，其中最大的问题在于该门课程并没有像物理、化学等学科一样具有固定的核心内容和价值，也无法根据应用工具和教学方法的变换而失去自身原本的特性。换句话说，任何一门学科都必须拥有稳定的核心内容以及课程内涵，从而发挥出自身独特的价值，助力于学生的长远发展。计算思维作为一种比较特殊的思维框架，涵盖了收集数据、抽象分析、构建模型、总结归纳等内容，不仅有利于问题的顺利解决，还在一定程度上拓宽了学生的认知范围，促进解决问题能力的提升。由此可见，培养学生的计算思维能够有效明确课程核心价值，结合他们的基本学情构建核心内容，切实提高信息技术的课程地位。

3.转变信息课程教育属性

高中生在学习信息技术时会利用常见的工具软件解决基本问题。随着信息化时代的到来，学生在小学阶段便接受系统性的信息技术教学，在日常生活中也能借助电子设备与父母、朋友取得联系，导致践行信息技术课程价值持续降低。从根本上说，计算演变规律与社会和自然问题有着紧密联系，以恰当的方式解决实际问题，有助于信息技术课程教育属性的转变。计算思维是每一名高中生都要具备的能力，它与数学、语文等学科同等重要，计算思维的培养可以使学生形成全新的思维模式，推动综合素养的提升。在此背景下，有效转变信息技术课程的教育属性，无形中使学生的学习方式也发生变化，注重思维意识的培养与锻炼，促进其信息技术水平的全面发展。

二、高中信息技术教学培养学生计算思维的策略

（一）革新教学模式，渗透计算思维

1.开展游戏教学

计算思维具有较强的开放性，要求学生摆脱固有思维的限制，在教师的引导下从多个维度分析问题，充分发挥其想象力与创造力[2]。因此，教师应及时革新教学模式，根据学生的实际情况探索全新的授课方法，使他们养成运用计算思维分析问题的良好习惯。其中，游戏教学便是有效途径之一，在课堂中设置游戏环节，让学生在享受快乐的同时收获理论知识，促进学习效率的提升。详细来说，教师可以根据高中生喜欢的电子游戏设计教学流程，充分激发其参与兴趣，主动加入课堂活动中，积极开动大脑思考问题，以此激活他们的计算思维。经过正确的指导使学生运用计算思维完成游戏，营造轻松、活跃的班级氛围，提高课堂参与度的同时完成计算思维的渗透。以教科版必修一“探秘人工智能”为例，启发式搜索是本节课的重点内容之一，要求学生在搜索过程中加入估价函数等启发信息，不断调整搜索方向，以此加速求解进程。为了调动学生的探究热情，教师组织一次游戏竞赛，在大屏幕上展示八数码问题，在一个33的方棋盘上放1，2、3、4、5、6、7、8八个数，每个数码占一格，且有一个空格，这些数码可以在棋盘上由初始局面向目标局面移动，移动规则是：与空格相邻的数码方格可以移入空格，最先完成布局的学生获得胜利。在好胜心的驱使下，大家纷纷参与到游戏中，利用本课所学知识进行探究，形成良好的课堂气氛，高效完成计算思维的渗透。

2.引入项目教学

项目教学法是近年来一种新颖的授课模式，强调师生共同实施一个项目，将具体任务详细分为若干板块，将理论与实际结合起来，在双方的默契配合下高效完成任务。此种方式充分尊重了学生的主体地位，以项目为中心，在教师的精心设计下引导学生借助互联网总结出解决问题的最佳方案，切实锻炼其知识运用能力。此种方式对学生计算思维的培养具有重要作用，不仅能激发他们的主观能动性，还可以提高其知识运用能力，达到学以致用的效果。可见，项目教学法的应用为学生提供了更加广阔的学习空间，有效强化其计算思维，使他们掌握各种解题方法与技巧，以此保证高中信息技术教学的实效性。以教科版高一必修二“计算机系统的组成”为例，可以将“体验计算机系统的软件组成”作为总任务，划分为两个活动，活动一是确定计算机软件的安装顺序，教师在大屏幕上出示系统软件和应用软件，经过合作探究总结出安装顺序应是先系统软件后应用软件；活动二是用录音及程序录制音频，录音机程序是windows系统自带的“附件”中的一个程序，用它能将计算机外部的声音录制为音频文件。在这个过程中，教师提出思考问题：“（1）录制声音文件需要使用哪些硬件设备？（2）除了录音及程序之外，录音时还需要使用哪些软件？”在任务驱动下培养了学生的自主探究意识和独立思考能力，有利于提高信息技术教学的质量与效率[3]。

（二）强化教学引导，培育计算思维

1.转变教学观念

虽然学生在课堂教学中占据着主体地位，但是仍然离不开教师的指导。在高中信息技术教学中，课堂进度由教师把控，学生需要按照原定计划展开学习，完成计算思维的培养。对此，教师要强化教学引导，提高对计算思维的重视程度，结合学生的实际情况设计相应的教学活动，以此保证课堂教学的有效性。目前，高中信息技术课程质量参差不齐，部分学校并没有意识到该门学科的重要性，在缺乏应试考试的前提下，学生也没有投入足够的精力和时间。面对这一情况，教师必须及时转变教育理念，让学生发自内心感受到信息技术的重要价值，了解计算思维的优势，为计算思维的培养做好铺垫。以教科版高二选择性必修一“数据的组织结构”为例，教师要树立正确的教育观念，通过列队、排队坐车、银行业务、事务管理等生活实例引导学生分析各种数据类型和数据结构应用的必要性和契合性。借助生活现象（具体事例）—现象中的规律（抽象规律）—思维迁移（将规律应用于程序设计中）的流程展开教学，使学生在完成任务的过程中优化算法，感受到数据结构在数据加工中的重要作用，促进知识技能的内化以及计算思维的形成。

2.创设教学情境

近年来，情境教学法因其高效、趣味的特点被教师广泛应用于实践中，高中信息技术课堂亦是如此[4]。通过创设情境的方式可以激活学生的计算思维，帮助他们更好地理解本课重点内容，掌握其中内涵并利用它们解决实际问题，取得理想的教学效果。如此一来，不仅可以提高学生的信息技术综合水平，还有助于学科核心素养的培育，使他们在真实的情境中展开深度学习，经过多重感官的刺激丰富其情感体验，获得思想层面的升华，从而让学生意识到计算思维的价值所在，促进教学目标的顺利实现。在创设情境的过程中，教师要利用多媒体设备或是各种类型的问题引导学生展开深度思考，使其有意识地培养自身的计算思维。以教科版高二选择性必修二“认识网络”为例，本课重难点内容在于了解网络的专业定义、分类和功能，了解构成网络的各种硬件及其功能。课程开始，教师通过创设问题情境的方式与学生展开互动，要求他们说说自己对网络的认识，在自由讨论中得到不同的答案，经过整合形成网络的定义。接着，教师利用多媒体设备展示网络的种类，在直观的提示下使学生知道应按照网络覆盖范围分类，而非连接的计算机数量，同时对局域网、广域网和城域网形成全面的理解，并顺利引出计算机网络的三大功能，为后续活动的顺利开展做好准备。

（三）丰富教学实践，巩固计算思维

1.组织小组合作

高中信息技术学科具有一定的实践性，要求学生掌握理论知识内涵的同时还要灵活运用所需内容解决具体问题，在实践中提高个人综合素养[5]。为了达到这一目的，教师应组织多元化的实践活动，引导学生集中思考，以小学合作的方式展开研究，以此促进计算思维的发展。基于此，在实际教学中，教师在培养计算思维之余还应重点锻炼学生的合作意识和人际交往能力。信息技术课程包含较多的实践内容，而且这些内容比较抽象，学生在独立思考时很难总结出解决方案，也不利于计算思维的开拓。面对这一局面，教师应积极组织班级同学展开小组合作，针对具体问题发表自己的想法和观点，经过深入交流激發更多灵感，实现团队协作能力和计算思维能力的同步提升。以教科版高一必修一“我们身边的数据”为例，当学生对本课基础知识形成一定了解后，要求他们根据阅读教材中的文字信息思考数据、信息和知识之间的关系，并将自己的成果分享给组内其他成员，在合作探究中加强对课程内容的理解。以小组的形式展开研究，使学生在实际案例的引导下总结出信息的载体依附性、价值性、实效性以及共享性，全面总结出信息的四个特点，也让学生感受到团队的力量，在组内成员的默契配合下巩固计算思维，推动学科核心素养的进一步发展。

2.巧设实践活动

现阶段部分高中生的计算思维被局限于课堂上，他们在潜意识中认为只有在课堂中才能学习理论知识和实践技能，导致计算思维的发散受到阻碍，难以实现更高层次的教学目标。而且在日常教学中，课后实践活动较少，学生没有参加的机会和途径，对计算思维的巩固产生不良影响。因此，教师应意识到这一问题，积极设计更多类型的课后实践活动，以新颖的方式吸引学生的注意力，促使更多人参与其中，尝试利用所学内容进行实践，提高知识运用能力的同时对学生的计算思维起到巩固作用。以教科版高一必修二“信息系统安全风险”为例，通过本课的学习使学生认识信息系统应用过程中存在的风险，增强信息安全风险的防范意识。教师利用课余时间组织一场关于电信诈骗的表演活动，让学生扮演诈骗犯和受害者，在亲身体验中让他们了解电信诈骗的常见手段以及各类电信诈骗的损失和危害，并能从中找出电信诈骗信息系统的安全漏洞，经过自主探究形成初步有效的典型诈骗防范措施。与此同时，要求学生以手抄报、绘制板报等形式介绍无线网络中的安全风险，从问题表象到问题出现的原理，列举出无线网络风险的防范措施，起到一定的宣传作用，让更多身边人树立防范意识，保证自己的权益不受侵害。在实践活动的辅助下使学生的计算思维得到强化，推动学科核心素养的形成与发展。

结束语

综上所述，信息技术的快速发展对学生的学习与生活产生较大影响，改变了他们的学习方式，更加注重对其综合素质的培养。在高中信息技术教学中渗透计算思维，引导学生结合所学内容自主探究问题的多种解决方案，可以增强其数据分析和解决问题能力，进一步加深对理论知识的理解，并能熟练地运用于实践中，彰显计算思维对发展综合素养产生的积极影响。

参考文献

[1]赵兴胜.以计算思维为导向的高中信息技术教学策略[J].读写算，2022（29）：22-24.

[2]董超.高中信息技术教学中学生计算思维的培养策略[J].安徽教育科研，2022（26）：84-86.

[3]曾逸帆.在高中信息技术教学中培养学生计算思维的策略[J].广西教育，2022（23）：54-57.

[4]代晓黎.高中信息技术教学培养学生计算思维的策略[J].中学课程辅导，2022（22）：90-92.

[5]杨红梅.计算思维在高中信息技术课程教学中的培养策略研究[J].考试周刊，2022（26）：139-142.