王曉燕

摘 ?要：計算思維是信息化時代下所形成的一種獨特的思維方式，也是信息技術核心素養(yǎng)的重要組成部分。對此，教師應當更加注重在授課過程中培養(yǎng)學生的計算思維，提高他們運用信息技術解決實際問題的能力。為了幫助高中信息技術教師提高計算思維培養(yǎng)的教學質量，文章從教學目標、教學內容、教學方法三方面視角出發(fā)，結合計算思維的培養(yǎng)意義，闡述教師通過合理設計授課目標和內容、科學開展問題解答、知識運用、互動探知、項目驅動等教學活動的方式，提升解決問題的具體教學策略，使學生形成良好的計算思維。

關鍵詞：高中教學;信息技術;計算思維

計算思維指的是個體運用計算機科學領域中的專業(yè)化思想和方法進行問題求解、算法設計、科學建模等一系列與計算機科學有關的思維活動。高中信息技術教師培養(yǎng)學生計算思維，能夠使他們在遇到與學科知識相關的問題時，可以自覺運用信息技術理論和技術對問題進行高效解答，在抽象分解、系統(tǒng)設計、建模分析過程中制訂出合理的問題解決方案。同時，也借此提高其解決問題的效率和能力。計算思維也是信息技術學科核心素養(yǎng)的關鍵組成部分，是教師當前重要的教育培養(yǎng)目標之一，對此，教師更應當積極地在授課過程中開展計算思維培養(yǎng)活動，進而更好地落實核心素養(yǎng)教育。

一、高中信息技術課程培養(yǎng)學生計算思維的作用

（一）落實學科核心素養(yǎng)教育

計算思維是信息技術核心素養(yǎng)的重要組成部分，教師開展計算思維培養(yǎng)活動滿足了當前學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教育要求。另外，教師也可以借此實現高效的信息技術課程改革，讓教學重心逐步轉移到理論應用和思維發(fā)展之中，從而使課程教學實現可持續(xù)發(fā)展。

（二）提高問題解決能力

信息技術教師培養(yǎng)學生計算思維可以提高他們問題解決的能力。學生使用計算思維與學科知識相關的問題時，會用到抽象、建模、分解、程序設計、算法設計等方法，而這些方法既可以使學生進一步加深對計算機知識的理解與認識，還能有效提高他們解決問題的效率與質量。

二、高中信息技術課程培養(yǎng)學生計算思維的具體措施

（一）制訂教學目標

教學目標是教師在設計與開展各項授課活動時的主要行動綱要，其中明確指出了學生需要通過課程學習達到怎樣的認知水平，擁有哪些重要的學科技能，掌握哪些科學的學習方法等教學要求。高中信息技術教師若想使計算思維培養(yǎng)達到應有的效果，需要科學規(guī)劃教學目標，結合班級學生現階段的思維發(fā)展特點、單元課程教學標準、計算思維培養(yǎng)要求進行授課目標的制訂。比如，教師可以從知識技能、問題解決、計算思維三個層次出發(fā)設計每個單元的課程目標。

以“利用大數據獲取信息”課程為例，在設計單元教學目標時，教師可以從學科知識與技能、問題解決方法與能力、計算思維形成與發(fā)展三個層次進行制訂。在知識與技能方面，學生需要認識到信息來源的多樣性特點;知道多樣性產生的原因;能夠剖析信息獲取過程的每個環(huán)節(jié);了解獲取信息的多種途徑和信息保存的方法;擁有分析、比較、規(guī)劃和歸納的能力。在問題解決方面，學生需要根據具體問題選擇適合的信息獲取途徑;能夠通過網絡搜索、信息獲取、信息篩選、信息保存等方法解決日常生活中的實際問題。在計算思維方面，學生能夠客觀評估大數據獲取信息的合理性與有效性;了解大數據獲取信息的優(yōu)勢和弊端;能夠將大數據技術靈活運用到現實問題之中;可以根據實際問題創(chuàng)新大數據獲取信息的方法。教師通過制訂明確的教學目標既可以幫助學生找到知識探索和能力提升的方向，也可以為之后的教學內容設計和教學方法選擇提供科學的參考依據。

（二）設計教學內容

教學內容的設計決定著學生通過課程學習能夠掌握哪些學科知識，擁有哪些學科技能，提高哪方面的學科能力。信息技術教師為了培養(yǎng)學生的計算思維，需要根據具體需求對教學材料進行合理篩選與科學重組。在內容設計時要從知識理論和問題解決兩方面視角出發(fā)，引導學生運用學科理論知識對相關問題進行分解、剖析和抽象，運用學科技能進行建模、算法設計或程序編寫，從而制訂出高效合理的問題的解決方案。學生通過完成上述一系列思維活動，能夠使計算思維得到有效啟發(fā)與鍛煉，從而逐漸形成較強的計算思維能力。

以“加工、分析和可視化數據”課程為例，在設計教學內容之前，教師需要先明確此單元的授課目標，然后再根據目標要求進行具體內容的制訂。例如數據加工方面，教師為了讓學生能夠透徹理解數據加工的概念，可以提供一份雜亂無章的數據信息，引導他們使用恰當的工具和方法對這份數據進行加工處理，在處理過程中理解加工的作用和意義。數據分析方面，教師可以引導學生使用對比分析法、平均分析法、交叉分析法對加工之后的數據信息進行分析與研究，以此來加深他們對三種分析法的認識，明白數據分析是為了找到各數據的內在特征和本質規(guī)律。在數據可視化方面，教師可以將各學生提供多個數據分析的結果，然后引導他們把這些結果用表格、圖形、圖表、圖示等形式展現出來，如條形統(tǒng)計圖、扇形統(tǒng)計圖、散點圖等常規(guī)圖表和漏斗圖、旋風圖、矩陣圖等交互圖表。最后，教師還可以設計一個實例任務，讓學生自行運用上述三個步驟對數據信息進行科學處理，以此來鞏固他們課上所學的知識，同時，也使其在獨立完成任務過程中逐漸形成良好的計算思維。教師以計算思維培養(yǎng)為基礎設計授課內容，既可以科學重組教學資源，制訂出完善的知識講授方案，又能使學生通過課程學習提高知識理解能力、問題解決能力和計算思維能力。

（三）優(yōu)化教學方法

高中信息技術教師為了使學生擁有良好的計算思維素養(yǎng)和較強的問題解決能力，需要合理創(chuàng)新知識講授與能力培養(yǎng)的方法，要讓學生在知識運用、問題解析、合作探知、項目驅動等多樣化學習活動中逐漸形成科學的計算思維，能夠靈活運用學科理論與技能快速解決實際問題。

1. 問題指引，啟發(fā)計算思維

引導學生提出科學的探究性問題，運用有效方法解決問題是啟發(fā)他們計算思維的最有效方式。對此，教師需要在信息技術知識授課過程中有意識地引導學生針對學科理論或知識原理提出質疑性或探索性問題，以此來培養(yǎng)他們發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力，使學生在自主探究、建構模型、設計算法過程中形成一定的計算思維。

以“從洗衣流程認識算法”課程為例，在課程正式開始之前，教師先播放一段手工洗衣流程視頻，然后再提供一份全自動洗衣機的工作流程圖，引導學生將手工洗衣與機器洗衣進行對比分析，并提出思考性問題。讓他們在問題解析過程中理解算法的概念，知道算法的特征，認識到算法的重要性，也借此啟發(fā)他們的計算思維。例如學生提出了“全自動洗衣機是對手工洗衣流程的模擬嗎？如何讓洗衣機做出與手工洗衣一樣的操作步驟？算法的作用是什么？”等問題。針對上述問題，學生可以對全自動洗衣流程圖進行抽象和分解，按照機器操作步驟進行建模，并設計出“洗滌算法”，使學生在問題解答過程中逐漸形成計算思維。之后，教師再結合算法內容進行知識點深度講解，讓學生真正明白算法的概念和作用。信息技術教師通過開展問題化教學活動，不僅可以引發(fā)學生對學科知識的好奇心，使學生自覺提出各種探知類問題，還能讓他們在問題分析和問題解答過程中掌握抽象、分解的方法，知道算法的特點和作用，同時使他們的計算思維得到有效啟發(fā)。

2. 趣味教學，培養(yǎng)計算思維

教師為了激發(fā)學生主動探知的興趣，培養(yǎng)他們的計算思維，可以利用計算機軟件創(chuàng)建趣味性問題探索和問題解決教學活動。比如結合教材內容設計一些與重難點知識相關的趣味編程活動、軟件開發(fā)體驗活動、程序算法模擬活動等多樣化課程活動，讓學生參與有趣的活動項目，體驗到信息技術學習的樂趣，從而增強他們主動探知的動力。另外，趣味性學習活動還能有效消除學生對課程學習的排斥感，降低學生知識認知和技能運用的壓力，使學生在輕松愉悅的環(huán)境下，能夠產生更多的探知靈感，進而使其計算思維得到快速發(fā)展，并形成較強的問題解決能力。

以“探究點餐數據的計算機處理過程”課程為例，教師可以設計算法模擬體驗活動，在活動過程中，學生可以自愿選擇算法指令進行角色扮演，通過真實體驗的方式知道點餐數據的計算機處理流程，也借此培養(yǎng)他們的計算思維。例如班級學生可以扮演主機、點餐設備、內存、外存、運算器、控制器、賬單等一些關鍵的信息系統(tǒng)，然后每個角色要按照計算機處理流程進行行為演繹，比如手機點餐設備將信息輸入內存，內存與運算器進行交互，再將所得信息傳給賬單輸出設備。教師通過創(chuàng)設角色扮演體驗活動，不僅可以活躍班級的學習氛圍，還能使學生在算法模擬過程中加深對知識點的理解和記憶，同時使學生形成正確的計算思維。

3. 合作探知，發(fā)展計算思維

信息技術教師為了提高計算思維培養(yǎng)的有效性，需要轉變傳統(tǒng)的授課思路，要充分認識到互動交流、合作討論在思維啟發(fā)中所起到的重要作用，并依據現實情況和教學需求開展多樣化的合作探知活動。讓學生在互動活動中改變以往“單打獨斗”的認知習慣，使其在溝通交流過程中產生有效的思維碰撞，迸發(fā)出更多的學習靈感，從而真正提高他們合作探知的能力。

以“了解聲音和圖像的數字化”課程為例，教師先把班級學生分成多個合作小組，讓各組結合現實生活進行互動討論，舉例說明圖像被廣泛應用于日常生活的哪些領域之中。然后，再讓各學習小組結合已掌握的“信息存儲形式和中英文編碼方式”兩個知識點進行推導討論，通過觀察具體電子圖像中的像素小方格探索出圖像的編碼方法。之后，教師再給各組布置一道實踐題，讓他們通過互動交流和公式計算的方式確定存儲的容量，并拍攝適合的照片再進行圖像上傳。教師通過開展合作探知活動，不僅改變了學生以往獨立認知的學習思路，讓他們認識到合作學習的重要性，還能使學生在互動交流過程中實現知識分享，迸發(fā)思維靈感，從而使計算思維得到有效發(fā)展。

4. 項目驅動，增強計算思維

項目式學習活動是培養(yǎng)學生計算思維，提高他們學科綜合素養(yǎng)的有效教學途徑之一。教師在設計項目化活動內容時，要讓學生成為學習活動的主體，而自己則是項目的指導者和引導者，同時，要讓計算思維培養(yǎng)貫穿于活動的各項環(huán)節(jié)之中。在項目化教學活動中，教師需要鼓勵學生通過自主探索知識、自主解決問題的方式完成項目任務，達到項目要求，以此來提高學生計算思維能力，并且形成良好的學科綜合素養(yǎng)。

以“采集花卉種植環(huán)境數據”課程為例，教師需要設計“動手組建小型物聯(lián)網”項目活動，讓學生先使用“花草檢測儀”采集花卉種植環(huán)境數據，通過分析數據采集功能了解傳感器的工作原理和控制機制，探索出物聯(lián)網的內在邏輯管理。之后，再讓他們使用智能花草環(huán)境傳感器、數據線、手機、相關App、植物等實踐工具組建簡單的小型物聯(lián)網。在項目實踐過程中，學生需要自主探索傳感器的組成、分類和工作原理，了解物聯(lián)網通信技術的特點與類型，分析物聯(lián)網技術的內部工作流程，知道信息系統(tǒng)與外部現實世界的連接方式，這樣才能組建出正確的小型物聯(lián)網模型。另外，學生通過自主完成探知項目，還能形成良好的信息意識，得到計算思維的鍛煉與發(fā)展。

三、結語

綜上所述，高中信息技術教師要高效培養(yǎng)學生的計算思維，需要科學優(yōu)化教學內容和教學方法，幫助學生明確每個單元的學習目標，并將計算思維培養(yǎng)滲透到各項教學活動之中，從而使學生在完成學習任務的同時，形成良好的計算思維，擁有較強的知識探索能力和問題解決能力。

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（責任編輯：向志莉）