中小学信息技术课中计算思维的培养策略分析

（渤海大学教育学院，辽宁锦州 121013）

一、引言

计算思维由来已久，它的出现甚至比人类文字和语言还要早，最早可以追溯到人类的诞生。然而关于计算思维的科学系统研究的发展历史却不长，它始于1980年，尤其是美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授于2006年3月，在美国计算机权威刊物《Communications of the ACM》发表了一篇名为《Computational Thinking》的文章，标志着人们对计算思维的培养分析正式步入到大规模科学研究序列之中。周教授把计算思维定义为运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[1]。其实，计算思维是一种更为普通的思维方式，它与我们的工作、生活、学习和科研密切相关。它与读、写、算和表达等基本能力一样，是人类所应拥有并要熟练掌握的基本生存技能之一。因此，世界各国的教育实践者和学者都努力想在计算思维这一领域抢占高地争得先机。越来越多的研究表明，培养发展学生的计算思维，不仅能够有效地促进学习者个体的综合发展，而且还可以创设出重视创新和问题解决等综合实践能力发展的社会氛围，推动国家科技教育的提升与发展。处于中小学基础阶段的青少年是人头脑全面发展的黄金时期，在信息技术课中通过编程内容的学习来培养孩子们的计算思维俨然已成为基本的发展趋势。信息技术教育的主要任务是培养具有计算思维的数字化公民，将数字化工具运用到人们的日常生活中，在解决问题的过程中科学合理地使用计算方法[2]。

二、计算思维的研究现状

1.计算思维的研究整体趋势

以中国期刊网学术文献总库（CNKI）为数据源，以“计算思维”作为主题，检索到相关论文2693篇（截止到2018年3月）。整合分析这些年来计算思维的整体发展趋势，可得出如图1所示的基本趋势图。

图1 我国计算思维研究发展的趋势

从图1可知：从2006年开始，我国广大一线教育研究者和学者关于计算思维的研究开始步入发展的快车道，尤其从2011年开始发展速度显著加快。到2014年，计算思维的研究已经基本上成为中小学信息技术教育方面的一个重要领域，人们对计算思维的研究也越来越全面和系统。

2.计算思维的理论分析

关于计算思维的理论探索，更多的是关注计算思维的本质剖析和特征分析。其中有代表性的观点有以下三点。第一，计算思维与逻辑思维和实证思维合称为三大科学思维，它们分别与三大科学方法（计算方法、理论方法和实验方法）相对应。其中，计算思维对应计算方法，以抽象和自动化为特征；逻辑思维对应理论方法，以推理和演绎为特征；实验思维对应实验方法，以观察和归纳自然规律为特征。第二，计算思维是专属人的一种具有独特性的基础活动方式，人们通过计算思维与周围实际世界进行良性互动。与其他人造物相比，计算思维更像是一种思维方式，一种关于人们如何完成问题解决的活动流程，它不是专属于某一个人的，而是所有人都可以学会且可灵活应用的。第三，与其他思维方式相比，计算思维具有鲜明的独特性：计算思维可以用有限的表达形式，传达出确切的含义或结论，而这种结论往往都包含着一定的程序化活动内容。总之，越来越多的学者的独特见解，使得人们对计算思维的理论探讨发展得越来越系统，多元化多层次化的计算思维理论体系正得到逐步完善与发展。

3.计算思维的培养实践

国内关于计算思维的培养实践探索，最早出现在大学校园里的计算机课程教学改革中。进入新时期后，原有的大学计算机课程已经远远无法与社会发展相适应。为了解决这一问题，2003年全国“计算机科学与技术方法论”专题学术研讨会在桂林电子工业学院召开，在此次会议上人们开始提出计算思维这一新的教育理念。随后，人们又开始进一步讨论如何在科技创新与教育教学领域落实计算思维的培养与发展工作。尤其是在2010年，由国内著名的九所学校组成的计算机基础教学发展联盟，共同发表了一份联合声明，明确将计算思维作为接下来大学计算机基础课程教学改革的重点内容[3]。在大学计算机课程中倡导和落实学生计算思维的培养，不仅有利于学生对计算机科学与技术领域里诸多课程的理解，而且还可以对学生高阶思维的培养，和对综合问题解决的实践动手能力的提升也大有益处。随后，计算思维的培养逐步推广到中小学基础教育领域。在中小学信息技术课中，除了要让学生学习信息技术知识与原理，掌握信息技术设备与软件的使用之外，更为重要的是要发展学生分析问题与解决问题的能力，重点需要关注学生高阶计算思维能力的养成与发展。尽管在人的不同年龄发展阶段，对其培养目标各不相同，但是仍需要一些基本能力贯穿于学生个体发展的全过程，而计算思维就是这样的一种基本思维能力。因此，在小学阶段学生需要学习简单的信息技术知识与技能，重点培养信息技术意识；初中阶段除了让学生掌握信息技术理论之外，还要引导他们与实际生活相结合，进一步了解计算机科学的抽象概念，学会学以致用；高中阶段则需要让学生跳出信息技术学科领域的限制，重点锻炼学生综合应用所学知识主动发现问题与解决问题的创新实践动手能力。

三、在中小学信息技术课中培养计算思维的问题分析

1.教师专业化水平不足

新课标的提出，要求教师必须不断地提升自己对信息技术课的理解，然而我国中小学信息技术课教师的计算思维专业化水平还有待提高[4]。教师的能力受外在因素和内在因素的影响。一方面中小学信息技术教师对自己的认识不足，这其中有很多原因。我国从20世纪80年代开始在中小学设置信息技术课程，直到现在，信息技术课教师地位仍然较低，致使教师难有成就感，对工作缺少热情。也有不少教师认为这个职业是“铁饭碗”，对待工作不积极进取。有这种想法的教师应及时调整自己的心态。另一方面教师对计算思维的认知不够，对课标的理解仅停留于表面，也缺少计算思维扎根于课堂教学的理论与方法指导[5]。教师应该从多视角出发，不断提升自己的专业知识储备与实践问题解决技能。

2.课堂教学方法老化陈旧

由于计算思维教育是一种新型的教育模式，它着眼于思维模式的养成和训练，与以往的教学有所区别，这就要求我们探索新的教学方法和模式[6]。目前，在中小学信息技术课堂中主要存在以下几种问题。第一，教师的课堂教学质量不好。教师在上面讲，学生在下面玩。双方对自己都没有提出明确的要求，似乎达成了一种“协定”。不少学生把信息技术课当成了“放松课”，这样的课堂理解是扭曲的。第二，教师的教学方法比较单一。教师过于注重陈述性知识的讲授，单纯依靠讲定义，不能使学生领会到计算思维的实质。第三，教师将信息技术融入学科课程的能力不强。只有把信息技术与其他学科的知识技能紧密地联系在一起，才能达到一箭双雕的作用，这就要求一线的信息技术课教师能够掌握使课程整合的优势发挥到最大化的能力。

3.缺乏相应的评价体系

相比于语、数、外这些传统科目，信息技术课在我国存在的时间较短，但暴露出的问题却不少。在大部分地区信息技术课没有列入中高考科目，在学校中地位较低。种种因素导致信息技术课的评价体系不够完善。有一套完整的评价体系才能促进学科更好的发展。教师从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标设计教学。相应的，也应从这三方面进行评价，但现实情况是学校往往只关注学生的分数，并没有按照多元的三维标准来评价学生。在一些地区，仍然存在学校以升学压力大为借口，擅自取消学生的信息技术课程的现象。遇到必要的考试时，集中时间安排教师对学生进行“题海训练”，这种现象是我们最不愿意看到的。如果不及时更正这种错误的评价体系，教学将不会取得实质的进步，学科也不能得到长远的发展。

4.缺乏教学经验及反思

20世纪80年代初，我国首次在中小学课堂中设置信息技术课。在2000年召开的全国信息教育会议上，由于受到国外课程名称“Information Technology”的影响，我国将“计算机课”改为“信息技术课”，这个课程名称一直延续到现在[7]。2000年的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》中明确提出，“在信息技术课程中培养学生对信息进行采集、传输、加工和应用的能力”。2003年的《普通高中信息技术课程标准（实验）》也提出将提升学生的“信息素养”作为核心目标。从实际情况看，这些年来学生对计算机的相关操作掌握得不错，但是思维锻炼与发展却差得很多。培养学生的思维方式已经刻不容缓，计算思维进入中小学信息技术课堂中的时间还不长，一线教师缺乏充足的教学经验可以借鉴，相应的教学反思更是少之又少，进步的速度可想而知。

四、中小学信息技术课中计算思维培养的有效策略

1.明晰培养条件，提升教师的专业思维素养

目前，大多数中小学信息技术教师都是从师范院校毕业的，受过专业的教育职业训练。但一些教师入职后，对工作的新鲜感降低，不能继续提升自己的专业能力。现如今信息技术更新如此迅速，如果不能与时俱进，就会被时代淘汰。在中小学信息技术教师的地位不明确，而且没有得到足够的重视。这些都是教师专业化能力提升道路上的绊脚石。教育部在中小学普及信息技术教育的通知中曾指出：各级教育行政部门应完善信息技术课程教师的配备标准，在教学工作量、工资待遇、职务等方面做到一视同仁。笔者认为，针对这一问题，教育管理部门应定期组织教师进行集中培训，让教师把培养学生计算思维这个目标深深地印在脑海中，在润物细无声中培养学生的计算思维，让学生在潜移默化中树立正确的思维方式，这才是培养学生计算思维的精髓所在。

2.实践培养方法，强化学生主动参与过程

新课程改革关注如何更好地培养学生搜集信息、加工信息的能力以及发现问题、解决问题的能力，意识到过于强调机械学习和被动学习所带来的弊端。教师在课堂中应选择合适的教学方法，来激发学生的兴趣。教师的任务并不是照本宣科，而是创建良好的课堂氛围，让学生主动参与。在课堂上，应该注重自主学习和合作学习相结合。在讲授完一个小知识点后，抓紧时间让学生巩固，以判断是否掌握解决这类问题的思路，给学生时间进行讨论。争取与其他学科进行融合，努力将计算思维融入到每节课的内容中，这样可以做到一举多得，使学科知识迁移能力得到提升。有调查结果显示：在课程整合的态度方面，大部分中小学教师认为应该大胆尝试进行信息技术与其他课程整合。这样既可以增加学生的学习兴趣，又可以培养学生的思维方法。

3.强调培养效果，注重学习的多元表现评价

评价是课堂教学中的重要一环，教学评价是研究教师的“教”和学生的“学”的价值的过程。如何评价学生计算思维的能力，是目前相关研究的热点和难点。21世纪的教育发展要求一线教学要更加重视学生的能力发展，一线的教学评价要重视教学效果的反馈情况，并且从多角度对学生进行评价。有句古话说得好：“授之于鱼不如授之于渔”。不应该以某一道题作为评价学习效果的标准，而是要关注学生是否掌握了解决问题的思维方法，是否可以做到举一反三，融会贯通。对计算思维的教学评价应该是定性的、形成性的和相对的。教师应尊重学生的差异性，不应以统一的标准来评价学生，也不能只注重结果而忽视过程。教师应多鼓励学生积极参与，但要注意不要一味地迎合，不然可能会适得其反。要养成良好的计算思维，这个过程是漫长的，不是一蹴而就的，教师要有足够的耐心，要以发展的眼光看待学生的学习效果。

4.积累培养案例，凝练实践的核心环节构建

一线教师在教学实践中不断积累良好的教学案例，提高教学质量。比如说，在初中信息技术课“计算机硬件组成”一节中，普通的教学方法可能是借助PPT，采用图片与文字相结合的方式进行。但是具有计算思维能力的教师通过创设问题情境，在课堂上边拆电脑边讲解知识点。教师的这种基于案例的问题解决实践，会大大激发学生的学习兴趣，能够培养学生分析问题和解决问题的实践能力。要把一节课打造成出色的一课，需要的不仅仅是教师的课下努力准备，更需要的是教师的不断实践探索与经验积累，甚至是课后进行的苦苦思索与深入反思。只有认真总结好的教学案例，多与其他教师进行交流，才能在不断的实践反思中获得进步。2017年7月，香港教育大学举办了首届以计算思维教育为主题的国际性会议，全球的教育者和研究者就计算思维的实践经验进行了探讨，这次会议也给一线教师提供了宝贵的学习机会[8]。

五、结束语

总之，在当前的中小学信息技术课中，面向学生计算思维培养发展的研究整体上处于稳步上升的阶段。不仅是一线的信息技术教师，还有其他更多的各科教师，都需要不断地增加自己的知识储备以应对不断更新的新知识挑战。计算思维已经成为人们必须掌握的基本技能之一，渗透到中小学教育的方方面面。通过系统的培训和认真的教学实践，让学生收获到更多的思维财富，学生学会像“计算机专家一样思考”，增加学生的竞争力和生存力。计算思维的研究与实践具有广阔的发展潜力和应用前景。

[1]WING JM.ComputationalThinking[J].Communicationsof ACM,2006(03):33-35.

[2]李锋，赵健.高中信息技术课程标准修订:理念与内容[J].中国电化教育,2016(12):4-9.

[3]董荣.《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》呼唤教育的转型[J].中国大学教学,2010(10):14-15.

[4]王荣良.计算思维对中小学信息技术课程的影响初探[J].中国教育技术装备,2012(27):56-57.

[5]王荣良,卢文来.计算思维—行进中的挑战[J].中国信息技术教育,2017(06):4-10.

[6]陈国良,董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学,2011(01):7-11,32.

[7]于晓雅.信息技术学科存在的理论依据与现实基础[J].北京教育学院学报(自然科学版),2013,8(01):9-13.

[8]陈鹏,黄荣怀,梁跃,张进宝.如何培养计算思维——基于2006-2016年研究文献及最新国际会议论文[J].现代远程教育研究,2018(01):98-112.