基于高中信息技术核心素养下的计算思维能力的培养策略

张恒相

摘要：高中信息技术课程非常重视培养核心学科素养范围内的计算思维，但高中信息技术课程的大部分教育内容都注重语法规则和示例在编程中的应用，计算思维是一个用计算机概念定义问题、从计算机角度思考问题、用计算机方法解决问题的思维过程，探索知识转移后解决类似问题的规律，它是高中信息技术学科核心素养的重要组成部分。当前，新课程改革不断推进，中小学信息技术课程标准引入了计算思想，对中小学信息技术教学产生了非常全面的影响，同时也推动中小学信息技术教育的改革。

关键词：高中信息;计算思维;核心素养

中图分类号：G4 文献标识码：A

引言：计算思维是由周以真教授定义的，他曾担任卡内基梅隆大学计算机科学系主任和美国基金会计算机科学与工程系主任，其概念文章是于2006年发表在权威的美国计算杂志ACM上的。计算思维是利用计算机科学的基本概念来解决问题、设计系统和理解人类行为，计算思维的本质是抽象和自动化。正如每个人都有判断是非、读写单词和执行算术运算的能力一样，计算思维也是每个人都应该具备的基本思维能力。高中阶段的学生是培养学生思维能力的重要时期，如何在教学过程中实现计算机思维能力培养是每一位高中信息技术教师需要思考和研究的。

一、目前高中教学中计算思维能力培养面临的问题

1、目前教材的现状

教育科学出版社必修《信息技术基础》课程第三章第二节中的内容是关于编程和处理信息的，通过学习使用VB编程语言绘制函数图像的示例，学生可以首先理解程序的代码和实现程序的主要过程，同时感受使用计算机程序解决问题的独特魅力。教育科学出版社的选修教材《算法与编程》介绍了如何利用计算机解决问题，同时也介绍了VB编程语言的工具和语法，以及分析法、穷举法、搜索算法、排序算法和递归算法程序的执行，并介绍了程序的设计思想和方法以及软件开发的基本过程[1]。

2、陈旧的教学方式

想要打破传统的思维定势，培养一定的计算思维，在教学中可以采用模仿的方式。一些经典的方法和思想具有先入为主的优势，解决问题的方法有很多。在教学过程中，我们需要运用实例总结的方法来拓展学生的思路，同时需要注重实践，让学生在实践中学习提炼和抽象，让学生有机会运用现有技能和知识解决未知问题。开展一系列的教学活动后，更有利于培养计算思维能力。在教学过程中应采用多种方法，例如一些特殊的教学平台可以用于研究性学习，以培养学生的计算思维能力。

3、对思维能力培养的不足

高中信息技术必修课的编程过程只提供编程体验的魅力，因课时的影响而不能扩展编程内容;大多数高中的计算机科学选修课程中可能无法提供算法和编程课程，这导致针对于高中编程学生的理解有些肤浅[2]。但是科目教材中VB语言的教学多注重可视化编程，注重控件的开发，忽视了学生计算机思维能力的培养。在教学过程中，教师注重合理引导的教学方法，并且要注重语法的学习和编程语言的实例应用。但是在目前的教学中，对计算机思维能力的培养存在很大的误区，没有重视到计算机思维能力的培养。

二、核心素养下高中信息技术培养计算思维能力的措施

1、创设学习情境提升课堂教学质量

所有理论思想和研究的进步以及发展都是基于对事物的观察、研究和实证分析，在高中阶段信息技术教学的背景下，为了有效地培养和改进学生的思维，教师必须逐步引导学生密切观察周围环境，提取和分析经验材料，从而激发学生观察和分析事物的积极性。因此，教师可以运用情境学习的方法引导和感染学生，在现有学生学习、认知技能、兴趣爱好的基础上设置合理的学习情境，为学生提供最合适的环境和学习条件，确保他们保持轻松愉快的心情，积极参与到信息技术教学中，培养和锻炼计算机思维能力。创设教学情境也必须贴近学生的实际生活，以引起学生的共鸣，激发学生参与的积极性，进而主动观察学习，促进学生的思想，以积极的態度激发学生计算机思维能力的发展。同时，生动的教育情境可以为信息技术教学中的交流与合作提供良好的环境，帮助学生挖掘潜能，培养抽象思维能力，从而提高学生的计算机应用能力。

2、课程内容重构挖掘计算思维

学生在学习信息技术学科时，经过长期的体验和亲身经历，可以慢慢形成对信息技术学科独特的思维方式[3]。学生在课堂上需要做的是发现问题，提出问题，实现系统设计，运用学科思维解决问题。因此，现有知识点在教学和操作方面的能力训练、内容的组织方式和分段教学都非常不利于主题思维的建立。至于这些教材的现状，课程内容的重组也可以进行适当的计算。例如，在讲授信息技术必修知识中的信息资源管理内容时，将原有三门课程的内容结合起来，探索过程设计为：先发现，再检查，然后是抽象，最后是自动化。在实际教学过程中，教师可以根据学校环境确定主题，引导学生，让学生发现问题，提出问题，用科学的思维方式解决问题。

3、鼓励课后实践培养计算思维

为了培养学生的计算机思维，除了在课堂上讲解理论知识和专业培训外，教师还应鼓励学生在课后积极从事实践活动，切实运用信息技术解决生活中的实际问题，促进学生计算机思维的发展。例如，班级将举办演讲比赛，邀请10名学校领导和教师担任评委。在分数中，平均分数是从评委中扣除最高和最低分数后得出的。由于手工计算可能会有错误且效率低下，教师可以要求学生使用计算机设计一个小程序来快速求解。在实践中解决这一问题，对学生的计算机思维提出了很大的挑战。

结束语：在高中信息技术课程教学中提高学生的计算机科学意识，也是实施新课程改革的主要途径，可以充分满足学生的核心素养需求。在信息技术课程的教学中，应选择合适的教学方法，显著提高课堂教学质量。同时在课程的过程中，对计算机思维能力的要求主要体现在培养学生分析和解决问题的能力，弱化语言本身的理论和语法，加强计算思维的培养和推广，鼓励学生考虑算法的多样性，培养学生的创新意识、探索精神和解决问题的能力，引导学生进行研究、优化、改进和提高算法效率。

参考文献

[1]吴云峰.基于游戏化教学的计算思维培养教学方案——以高中信息技术选修课《算法与程序设计》为例[J].中小学电教，2018.

[2]冯士海.计算思维如何在高中信息技术课堂有效落实[J].中国信息技术教育，2018（12）.

[3]樊蒙蒙.面向计算思维培养的高中信息技术项目教学模式的研究[D].湖南师范大学，2019.