“计算思维”引领下的高中信息技术课对师生信息素养提升的作用

刘洋

摘 要：信息技术课的主要教学目标是培养学生的信息素养。但由于目前本地区高中信息技术教师缺乏对课程的正确解读，因此造成了学科影响力不足，学生信息素养严重滞后的现象。教师为解决这一问题付出了很多努力，但收效甚微。直到四个核心素养理论的提出，为广大教师提升了境界，开阔了视野，学生信息素养的培养工作才逐见成效。通过对四个核心素養中“计算思维”引领的教学活动进行探讨，力求帮助广大教师提升自身素养、找准课程定位，并通过在课堂中渗透“计算思维”同步提升学生的信息技术素养，进而为学生今后的发展打下良好的能力基础。

关键词：中学信息技术；信息素养；计算思维

中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2018）20/23-0015-05

一、研究背景与现状分析

信息素养是什么？其最基本的含义就是人类对信息社会的适应能力。由于信息素养包含了人文、经济、法律、技能等众多因素，所以其与各学科均有密切的关系。

信息素养的重点内容是利用信息技术手段和工具实现信息的整合、传播、分析、检索和评价等。具有优质信息素养的人，可根据所掌握信息的精准、完备程度做出最合理的决策；也可根据需求，进行有针对性的检索来锁定潜在信息；还可借助“信息工具”将新信息与原有的储备信息进行整合，从而去芜存菁地加以利用。

通过以上对“信息素养”的解读，我们发现“信息素养”是人类在现代社会生存与发展的“充分必要条件”，这也是我国在中小学开设信息技术课的主要原因。

近几年来，本地区中小学信息技术课的教学目标侧重于信息技术基础知识与技能、信息意识、信息伦理道德观念等方面的培养，这为学生奠定了扎实的课程学习基础。然而进入高中阶段后，信息技术课的教学却出现了不少“怪象”，具体如下。

（一）教师和学生都缺乏应有的学科理念，故将本学科边缘化处理

因为大多数教师和学生对学科的设立目的有认识偏差，对课程学习的必要性理解不足，所以造成在“教”与“学”的过程中“学习过程的指引者——教师”缺乏应有的指向性，“学习行为的主体——学生”没有明确的学习方向（最大的学习动力是应付高中学业测试），因此本学科的学习对其来讲如同“鸡肋”。

（二）教学内容两极分化严重，教学水平失衡

近几年，笔者通过观察、对比发现本地各校信息技术课的教学水平呈现出了严重不均衡的现象。即部分学校为了保证学生高中学业水平测试能顺利通过，只教授高中学业水平测试要考的内容；而有的学校则为了满足信息技术奥赛、国家级机器人竞赛、特长生单招的需要，将部分学生的教学内容提升到了大学信息学、计算机学的程度，而其余学生则草草应付了事。

（三）学生的基本素养与其对信息技术能力的需求反差较大

笔者常遇到这样的学生，他们出于某种需求对信息技术工具的使用有短期强烈的愿望，但无奈动手能力较差，根本不具备应有的信息素养，且他们上信息技术课时的状态与有任务需求时的状态有天壤之别，即上课时比较消极，有需求时比较积极。

经调查发现进入高中阶段后，大多数学生都不具备应有的素养，甚至由于高考压力和个人能力的原因，部分学生还出现了学科水平下滑的情况。即学生在学习完课程后不仅没有满足课程标准的要求，反而在素养上还出现了“退化”，这不仅意味着信息技术学科教学的“失败”，还意味着学生在一定程度上丧失了与社会融合的能力。

结合“课程性质与理念”“核心素养”反思中学信息技术课的教学现状发现，原来目前学生所接受的“学习”自始至终都停留在课程结构的表层，即信息技术基础知识与技能的培养。这源于大部分教师只注重知识与技能的教授，缺乏对学生思想的引领与启发，且随着高中生理解、判断、分析等能力的提升，“教”与“学”也出现了“供需”关系矛盾，这才是造成上面种种“怪象”的根本原因。那么作为学科教学的主导对象——教师，在后面的教学实践中应如何去改变这些“怪象”呢？

二、“计算思维”的释义及其在信息技术教学中的显现

笔者通过研究发现四个核心素养间存在着巧妙的内在联系，其中“计算思维”是核心素养形成的重要基础，那么“计算思维”到底是什么呢？作为核心素养的“核心”，其对教学的影响又是怎样的呢？应如何将其体现在教学中呢？

（一）什么是“计算思维”

“计算思维”是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计和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。由于“计算思维”是借助计算机科学基础概念进行的思维活动，所以它是信息技术课在思维培养层面的“教学目标”。

前文所提到的信息技术教学呈现的“怪象”其主要成因就是教师“计算思维”运用的缺失，即有的教师将教学重心放在了计算机工程学或计算机应用科学层面，致使课程学习沦为了技术操控；而有的教师则将教学重心侧重于信息科学，即使课程学习偏向于数学体系。如果教师能够善用“计算思维”，那将在很大程度上避免目前出现的各种问题。

（二）“计算思维”理念引领下的教学与当前教学的区别

以“数据表格”的学习为例，学生在信息技术课上会学到很多表格如WORD中的表格、EXCEL数据表格、高中阶段的数据库等。但在一般教学模式下，教师只是“就事论事”地进行相关知识和技能的传授。而在“计算思维”的引领下，教师则会从问题求解、数据信息的加工方式与意义、数据信息的挖掘和价值等角度对相关知识进行分析，进而引导学生辨析“表格”间的差异和其所蕴含的价值，并使学生学会选择合适的工具对其进行加工和处理。如此可见一般教学模式侧重于技能培养，“计算思维”引领下的教学模式侧重于思维模式的引导与建构。

（三）作为信息技术课程在思维层面的教学目标，“计算思维”应如何脱离其“哲学存在”显现在教学活动中呢

1.“计算思维”在教学思路中的作用

（1）借助“计算思维”可避免高中信息技术课程学习的工程化、技术化和数学化，并加深其课程影响力

信息技术理论的“核心”是“数学思维”，而“数学思维”又是“计算思维”的首要组成，所以在学习信息技术课程时不应该绕开“数学思维”进行，且教师只有借助“数学思维”才能找到“信息——数据——数字”间的微妙关系。因此在进行相关教学时，应围绕“数学思维”设计教学，即教师在教学思路上可以利用“计算是什么？信息是什么？数据从何而来又如何加工？”的“问题链”引导学生进行课程学习，由此到达培养学生信息素养的目的。

（2）“计算思维”是联系现实世界与虚拟世界的“隧道”

利用“计算思维”可以透过物理世界观察虚拟数字社会的本质。如此一来学生就会对身边的数字化工具与手段的“秘密”一目了然。

2.“计算思维”在教学实践活动中的体现

（1）教师设计教学目标时

在教师设计教学目标时要有意识地加入“计算思维”，即在“知识与技能”部分对“思维”和“意识”的建立给予明确的提示；在“过程与方法”部分坚持以“问题求解”的策略进行设计，这样可使教学思路更为清晰。此外还要在“情感价值”部分对信息意识、数据价值、程序开发的实质等“计算思维”所包含的思想给予明确的提示。

（2）在学法的选择上

教师可以利用“流程图”“思维导图”等形式将问题符号化呈现，并利用符号化的图形语言进行程序需求分析和算法体验等内容的学习，同时结合仿真程序、开源软件体验平台等数字化工具进行实践课程的教学。

（3）在教学案例的选择上

可以结合“计算思维”对日常生活中的问题进行对比体验，进而从中发现信息技术是如何改变我们的生活的。如“列车时刻表”与“12306订票平台”的关系；二维码与“数据编码”的关系；数字化信息对我们生活的影响等等。

（4）在教学评价和反思过程中

教师可以利用“计算思维”对学习活动进行对比和归纳。以学籍表为例，WORD中的学籍表仅起着信息存储、修饰待发布的作用；而EXCEL中的学籍表则可以对数据进行加工和整理进而形成新表；而数据库中的学籍表不仅可以涵盖前两种应用程序的功能，还可在新表的基础上进一步对数据进行挖掘，甚至还可以跨越表单进行数据调用，进而使学籍表内的信息价值实现最大化。

三、“计算思维”对教师产生的作用与影响

笔者通过在线学习“计算思维”“数字化能力”等相关课程，同时结合教学实践与相关资料进行对比研究发现，“计算思维”不仅在教学过程中对教师的思维方式产生影响，甚至还对其职业素养和职业生涯的发展产生了影响，主要表现在以下三个方面。

（一）“计算思维”催发了教师理念的革新

“数字化”改变着我们的生活，学生将来研读哪个学科，从事什么职业都避免不了“被数字化”，因此信息技术是所有学科中对学生影响最为深远的课程。所以作为学科的引领者，每位信息技术教师都要有这样的自信和理念。

信息技术课的教学通过“学案”“微课”“智慧课堂”等“新模式”“新手段”是不能对学生产生深远影响的，因为这些仅可以体现“技术”与“工具”的运用，即在一定意义上偏离了课程的“核心”，而“计算思维”才是联系“数字”（数据）与信息技术课的重要纽带。且只有当教师在理念上更新了认识，站在“数据和计算”的高度进行整体课程教学的策划时，才能触发学生对“数字社会”的观察与思考，进而培养其学科素养。

（二）“计算思维”是推动教师学习的强大动力

思维的变革落实到行动中，会促使教师对相关的知识领域充满兴趣。通过自身体会，笔者认为“计算思维”是推动教师丰富学科知识，扩展教学视野的强大动力。由于要对“计算思维”进行研究，笔者搜集、整理了大量有关“计算机与数学思想”“计算思维”的资料，又对国内外信息技术、人工智能、数字化领域的前沿信息进行了关注，如此不仅使笔者个人的学科素养得到了提升，理念与知识的丰盈感也悄无声息地滋养着学生。如果每一位教师都有这样的学习过程，那我们学科的整体教学理念与水平一定会更上一层楼。

（三）“計算思维”是开启教师潜能的“钥匙”

在信息技术光速发展的今天，随着“慕课”等教学模式的正式使用，教师的作用被重新审视，那后面的日子里我们将何去何从呢？

在十年前，手机和笔记本等还仅仅是通信、办公的工具。而十年后，个人移动终端（所有移动数字设备）借助无线网络技术等的发展渐渐取代了传统信息技术工具，二维码、手机金融开始走进巷角街边，以这样的发展速度也许再过几年，个人计算机就会彻底消失在社会进步的道路上成为“文物”。这样的发展速度将传统纸质教材远远抛在了后面，如果教师还根据教材上的内容照本宣科地进行教学活动，那将来一定会被学生所“抛弃”，因此教师必须要求新求变。而“计算思维”就是教师开启智慧盲区，激活其职业活力的“钥匙”。教师在“计算思维”的引领下可以实现“科研化”教学，即借助信息技术工具引导学生分析、研究信息量大、等待时间短、分析精度高的普遍问题，并指引学生由信息工具的使用者转化为研发者，这样的教师才是迎合学生发展需要，紧跟时代脚步的教师。

四、“计算思维”对学生产生的作用与影响

当教师被“计算思维”开阔了视野，启发了先导思维后，其渗透在日常教学中的点点滴滴也可随之对学生的信息素养及其今后研读的专业、从事的职业产生深远影响。

（一）“计算思维”影响了课程的整体布局，这有助于加深学生对课程的解读，转变课程学习态度

由于“计算思维”是符合学生思维发展自然规律的思维方式，因此通过培养“计算思维”，学生可迅速借助已有的课程基础进行学习深度的扩充，也可引导学生明确高中阶段信息技术课程的重要意义，从而实现其学科核心素养的提升并为其进入高等教育阶段的学习打下坚实的基础。

（二）将“计算思维”贯穿整个课程结构，这有助于构造学生信息技术知识体系

在“计算思维”的指引下，学生会明确“数据”“数据与信息”等概念的重要现实意义；同时也会了解信息技术活动是对数据与信息的处理。数据往往代表一般规律，因此可以利用信息技术工具（硬件：个人移动终端、计算机等；软件：应用APP，应用软件等）对其进行“挖掘”（信息系统与社会，数据管理与分析）以便总结出特殊规律（算法的形成）应用于其他个体。这种以“数据、计算”贯穿各个模块的课程结构非常有利于学生信息技术知识体系的构造。

（三）“计算思维”可提升学科自信，还可帮助学生获得数字社会的“Passport”

学生在进行网络活动时，并没有意识到“信息素养”才是最能帮助他们顺利在虚拟世界与现实世界共同“生存”的“通行证”。为此教师在开展教学活动时，可利用“数据”为“核心”，“计算思维”为“触角”，帮助学生探知“信息系统”（如前文提到的数据库、订票系统、网络付费系统、资源查询系统甚至是游戏数据等）以及由其组建的数字社会。如此可帮助学生理解数据（字）是生活轨迹，是在虚拟世界中进行“数字化学习”“数字化生存”活动的本质，并通过引导与感知相结合，增强学生的学科自信，使其具备信息技术能力。

（四）通过“计算思维”联动各学科，并以此挖掘学生的数字化创新能力

教师在教学活动中，一定要将应用程序即工具这个意识传递给学生。因为以信息手段为开发工具进行各学科、各领域研究的例子在当今社会屡见不鲜，且“计算思维”是进行工具研发和创新的重要理论基础，所以学生要借助学习“计算思维”、训练+思考、总结+勇于尝试实现“工具”开发的梦想，并最终成为数字化创新的先锋。

五、总结与前景展望

评判“信息素养”的标准主要有三个方面：“信息意识”“信息能力”和“信息道德”。“信息意识”主要是指学生对信息的敏锐度和对其反应的积极度（如正确判断所面临的问题能否使用信息技术解决；能否积极使用信息技术手段去解决；相信信息技术手段是解决问题的最优方案；享受信息技术带给自己的创新体验等）；“信息能力”是对信息技术基础知识的掌握和使用信息技术的能力；“信息道德”是在进行信息活动时，要注意保护个人和他人的软硬件资源及其“生活轨迹”和“隐私”等。

将“计算思维”列入高中信息技术课程大纲并给予其核心地位，这充分体现了国内专家对其的认可。通过前面对“计算思维”的解读与研究，我们发现“计算思维”对信息素养的培养具有积极作用。學生的信息技术意识、使用信息技术的能力等虽然领先于《大纲》的要求，但教师在教学中还需进一步点醒与警示学生的信息道德。我校在初、高中均有与信息技术伦理道德相关的学习内容，由于此内容与政治等课程有交叉点，所以笔者根据相关内容进行了多学科的整合性教学活动（知识竞赛、演讲比赛、辩论比赛等），均获得了很好的教学效果。

综上，本文的观点不是要求教师在高中阶段信息技术课上为学生打造出完整的思维体系，也不是试图创造出一种新的教学模式。而是希望在现有的教学活动基础上运用“计算思维”赋予信息技术课更多的“内涵”，如适量的“数学思维”“逻辑思维”“工程思维”等，由此可使信息技术课更有价值，更具前瞻性和延伸性。教师同行们可依据本地实际情况，如地区差异、教师教科研能力水平的差异以及当地高考改革情况对学业水平测试要求的差异等，酌情对自身教学进行改进与调整，从而尽量避免理念上的“拿来主义”。

最后，由于个人水平和能力的局限性，在本文的论述过程中如有不周之处，欢迎大家批评指正。