高中信息技术课堂进行计算思维培养的思考与实践

王学红

自从2003年教育部公布《普通高中技术课程标准（实验）》以来，已经过去了10多年。高中信息技术新课程所倡导的“提升信息素养”目标导致信息技术课程越来越趋向应用化和工具化。高中信息技术课程教学陷于繁琐的操作技能训练之中。计算思维理论为改变目前信息技术课程只注重功利性应用目标而忽略长久思维能力培养的问题，提供了很好的视角。但是如何让计算思维进入到高中信息技术课堂教学中呢？本文从教学实践的角度对于如何培养计算思维进行了一些思考。

● 为什么高中信息技术课堂需要计算思维

计算思维的概念最早是由美国卡内基·梅隆大学的周以真教授提出的，她认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、人类行为理解等的一系列思维活动。周教授认为计算思维应该是每个人都具备的基本技能，而不仅仅属于计算机科学家。计算思维一经提出就迅速得到全世界学者的认可，得到了迅猛的传播和发展。在这一背景下，在信息技术课程中培养学生的计算思维就显得尤为重要。

《普通高中技术课程标准（实验）》中阐明普通高中信息技术课程的总目标是提升学生的信息素养。但在目前的高中信息技术课堂教学中，教师更加注重的是培养学生的信息技术操作能力和信息处理的方法。“信息素养”强调使用计算机中有关工具的能力，“计算思维”则更注重如何能像计算机科学家一样思考问题。计算思维有助于培养学生的创新思维，让学生运用创造性思维去思考问题。因此，从学生的长远发展来看，仅仅教会学生的操作技能是远远不够的，培养学生具有利用计算机解决问题的思维能力才能让学生有更好的发展。

国际上关于计算思维的讨论，促进了我们国内对于中小学信息技术课程价值的讨论。计算思维的讨论促进了人们从学生信息素养的培养转向对信息技术工具本身的关注，反思信息技术课程，重视信息技术教育。以往人们仅仅将信息技术课程作为一门工具性学科，看成是学会操作Word和PowerPoint等软件的培训班。信息技术课程出现“只见技术不见人”的误区。要改变这种状况，就要将计算思维作为信息技术课程的核心培养目标，把学习信息技术看成学习数学或英语一样，实现“基础的回归”。信息技术教师需要重新审视飞速发展的计算机技术、网络技术和多媒体技术，挖掘其相对稳定的教育价值。

计算思维的讨论同样促进了中小学现有的程序设计教学改革，重新探讨了算法与程序设计在信息技术课程中的地位与作用，优选“算法与程序设计”的教学内容，改善“算法与程序设计”的教学方法，促进算法思维在信息技术课程中以适当的形式呈现。一直以来，人们都在质疑程序设计的内容在信息技术课程的地位和作用。从最初的程序设计文化论批判开始，人们逐渐转向了实用主义取向信息技术课程。计算思维为程序设计教学提供了理论支持以及教学目标指向——为了培养学生的计算思维而进行程序设计教学。

● 高中计算思维教学目标

“授之以鱼，不如授之以渔”，教学中教师在引导学生完成既定任务的同时，也要让学生明白任务背后的原理和内在思维，培养学生对知识的转化和应用能力。在高中信息技术课程中实施计算思维教育时，教师首先需要明确计算思维的教学目标。因为教学目标是教学的核心和灵魂，围绕着教学目标，才能顺利开展教学活动和评价。

目前关于计算思维的种类及层次有许多分类方法。麻省理工学院Scratch研究小组提出了计算思维的三层架构：计算概念（Computational Concepts）、计算实践（Computational Practices）和计算观念（Computational Perspectives）。计算概念就是设计者在编程时所使用的概念，包括顺序、循环、并行、事件、条件、运算符、数据。计算实践是设计者在编程中所发展的实践，包括迭代增量式开发、测试和调试、再利用和再创作、抽象和模块化。计算观念是设计者形成的有关他们身边世界和他们自己的观念，包括表达、联系、质疑。普通高中的教学目标一般分为三个维度：知识与技能目标、过程与方法目标、情感态度与价值观目标。麻省理工学院对计算思维的定义中的三个层次的关键词：计算概念、计算实践、计算观念，与我国普通高中的三维教学目标有异曲同工之妙，计算概念对应知识与技能目标，计算实践对应过程与方法目标，计算观念对应情感态度与价值观目标。

从认识到方法再到能力的过程不是一蹴而就的，这是一个循序渐进的过程，还需要具有针对性的课堂教学加以协助。计算思维的三个目标是层层递进，不可分割的。教师要以帮助学生提高利用信息技术解决实际问题的能力为最终目标。在掌握信息技术软件操作技能的同时，善于运用信息技术解决问题，并能在问题解决的过程中培养创造性思维。

● 高中计算思维教学方法与实践案例

1.利用实践案例“教”计算思维

信息技术课程涉及的很多内容都具有非物理特征，如程序执行、系统调用和内存分配等活动都是隐形的，无法被感知。为了便于学生体会计算机系统及其工作原理，教师需要精心设计各种典型案例并着重讲解如何将实际问题转化成形式化描述的思考过程，加强学生抽象思维和逻辑思维的培养。以计算思维为特征的案例教学要能体现人和计算机协同解决问题的全过程，包括从现实世界抽象模型转到信息世界，再从信息世界描述数据转到机器世界，在机器世界执行程序并反馈结果的各个阶段。在实践中，笔者开设了《跟我学VB编程》的选修课，前期的教学主要以讲解VB编程的基础知识，介绍案例为主；学期中段就让学生自由组成5人小组的项目开发团队，自主申报开发项目。在前期的案例教学阶段，笔者就用到了多个实际案例来启发学生的创作，如简单计算器、秒表计时器、QQ聊天工具、数字拼图游戏等。

2.借助任务实施“学”计算思维

任务驱动是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法，以培养学生的自学和独立分析问题、解决问题的能力。任务驱动教学要以培养学生运用计算思维解决实际问题的基本能力为核心，加强对问题求解、设计与实现模型的学习与训练，改变以往以技能讲解学习为主的培养方式。任务是串联知识点的主线，教学必须通过任务组织内容。因此，任务的设计至关重要。教师需要根据学习主题，创建尽可能真实的学习情境，以选用科学研究和工程技术中的实际问题为最佳，这样能使学生迅速融入教学情境，明确所学计算思维的用武之地，避免出现学习了一种方法却不知道应该用来解决哪类问题的尴尬情形。

3.通过各类实验“练”计算思维

实验内容侧重学生的计算机基本技能的训练和综合应用能力的培养，按照基础实验、拓展实验和创新实验进行分层次教学。学生依据理论教学要求和自身的基础，选择必做和选做的实验。在实验教学过程中，教师要引导学生分析问题、解决问题，通过对抽象与自动化的强化训练，使学生形成问题解决的思路。

教学实践表明，我们所进行的教学实践为计算思维的培养提供了很好的教学环境。通过团队合作，自主创作等形式，使学生经历了一个作品从无到有的过程，能够更加全面、实际地思考问题、解决问题，让学生初步具备了计算思维的意识，并能够利用信息技术去解决生活中的实际问题。但是，在高中信息技术课堂教学中提高学生的计算思维能力，是一个长期的、需要实践检验的课题。我们也必须清楚地认识到，以往的教学模式已经不能适应当今社会的需求。作为教师，应该感受到身上的责任，更加积极主动地思考如何通过课堂教学的转变来提升学生适应社会的能力，更好地激发学生的内在潜能，为社会的发展贡献自己的力量。

endprint