基于计算思维的中小学信息技术教学探究

蒋姝婷，蒋胜利，匡春临

（洛阳师范学院 a.信息技术学院；b.电子商务学院，河南 洛阳 471934）

信息技术日新月异，中小学生处在国民基础教育阶段，新时代对基础教育提出了更高的要求，培养学生的计算机思维能力显得越发重要。

一、计算思维的概念与重要性

（一）计算思维的概念

计算思维是20世纪80年代由麻省理工学院的Seymour Papert教授首次提出。2006年，卡内基梅隆大学计算机科学系主任周以真教授又补充指出：计算思维培养学生就像计算机科学家一样思考信息化问题。随后，美国和欧洲教育界展开了关于计算思维的广泛研究。2008年，全国高等院校计算机基础教育研究会对专业思维方法也作了探讨。

（二）计算思维能力的培养是信息技术课的核心任务

2010年九校联盟（C9）提出把“计算思维能力的培养”作为计算机基础教育的核心任务。2017年教育部新修订的高中信息技术课程标准中提出：高中学生在信息技术领域的核心文化实力是“信息意识”“计算思维”“数字化学习与创新”和“信息社会责任”四个要素，计算思维能力是核心要素之一。作为中小学教育中的一门课程，信息技术不仅能提高学生的信息技能，同时也承担了计算思维教育的重要任务，中小学信息技术教育需要从技能教育向思维教育开始转变。

二、中小学开展计算思维教育面临的问题

（一）信息技术师资缺乏

教师自身的信息技术能力体现在教学过程中，直接影响到学生信息技能和计算思维的培养。由于各地教育发展的不平衡，学校教师数量少，信息技术课教师缺乏更是普遍现象。学校在招聘教师时，会更多地招聘主科教师，减少信息技术教师的招聘，这就导致信息技术教师授课多、所带班级多，同时工作任务也多，不利于信息技术教育的发展。除此以外，信息技术教师通常还需承担整个学校信息技术教学任务以外的其他业务工作，例如维护和管理计算机机房。因此，他们用于准备课程教学的时间较少，进行信息技术深层次研究的时间就更少。

（二）疫情加剧了信息课教师的知识压力

从2020年开始暴发的新冠肺炎疫情，中小学生开始全面开展网上学习，信息技术教师不仅承担了网上教学工作，同时还有全校教师网上教学的辅导与教学资源的配备工作。缺少课堂上的面对面教学，也由于缺乏更深层的专业素养，信息技术教师的教学压力大增。学生在网上学习，教师在网上教学，信息技术课需要的备课时间更长，备课内容涉及面更广，一些在线工具的掌握成为难题。部分教师表示，自己的现有知识难以满足新时代学生的信息需求和广泛发展的需要。信息技术教师缺少专业培训，信息技术课程缺乏统一的指导标准，教师疲于在课堂上完成知识传授，计算思维的培养暂时放置一旁。

（三）信息技术课程教学内容与方法陈旧

信息技术课程是提高学生信息技能的主要支撑。与其他学科不同，信息技术课程要求学生不仅要掌握技术，同时也要开发思维。在实际教育中，信息技术教材与信息技术的发展极为不匹配，主要表现在新的计算语言与计算机软件发展很快，教材滞后。新教学方法与理念出现后，信息技术教师不能及时更新理念，使用新方法。信息技术课程教学发展也极为不平衡，广大农村地区的中小学生，以及不发达地区的学生，不能及时接受新设备与新理念普及带来的好处。还有一些信息技术教师年纪较大，尤其是在农村学校，接受新事物的能力较弱，在教学方法的选择、内容的分析等方面存在着思想陈旧、缺乏创新的问题，影响了信息技术课程的教学质量，最终影响的是学生计算思维能力的形成。

（四）信息技术课程在政策层面重视程度不够

在中小学教育课程中，信息技术课程既不是考试科目，也不是评价科目。国家在政策层面没有给予信息技术课的主课地位，导致相当数量的学校领导不重视。许多学校的信息技术课时安排很少甚至不能正常进行，导致学科发展不平衡，学生没有足够的知识，教师没有足够的时间系统地教学，学习效果不佳，不能按时完成教学任务。在当前的“双减”政策下，小学和中学的学生课业稍有改善，高中学生的学习压力则更多，往往导致信息技术课被“牺牲”，为专业课的正常教学做出让步。

（五）学生对信息技术课程重视程度不够

除了学校之外，学生自身对信息技术课程的重视程度也比较低。目前的中小学生都是“10后”，他们很早便能熟练地使用专业的电子设备，如平板电脑、智能手机等。而中小学生对于他们已经掌握的计算机知识不太感兴趣，所以在课上容易分心，也没有学习的动力。随着年级升高，信息技术课程学习目标变的不明确、难度大，课堂上师生合作不一致，课堂纪律差，学生将信息技术课视为轻松的课程，而非主要课程。在课堂上，大量的学生不认真听课，还会准备主要课程内容，甚至聊天、玩游戏。因此，学生忽视了信息技术课程的重要性，各方面教育效果不好。

三、整合计算思维的信息技术课堂教学

（一）以计算思维为导向制定教学目标

中小学的信息技术教学目标的设定应该整合计算思维。信息技术课的教学目标从层次上分为知识掌握的目标、技能目标、素质目标。知识目标是最低层次的目标，比如高级语言程序设计课程中什么是变量。技能目标是更高一层次，如能够为某个变化的事物定义一个变量。素质目标的设定要培养学生分析问题、解决问题及计算思维能力等。素质目标是计算思维能力培养的高级目标，如同样是一个变量，要学会让学生在不同环境中解决不同问题定义不同的变量，还要联系其他知识点，知道不同形式变化的变量，变量的类型、变量的存储等。对教学中的每个知识点都设定不同的目标，并让学生达到这个目标，计算思维会潜移默化得到培育。

（二）以探究法教学模式为计算思维提供环境

中小学信息技术课面对的是不同年龄阶段的学生，从心理学角度分析，小学生处在6～12岁年龄阶段，注意力不稳定，而且是以具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段。以探究法教学模式引起学生的学习兴趣，尽可能让他们持久地关注到学习的知识。中学生处于从幼稚期向成熟期发展的过渡时期，思维能力是由具体向抽象过渡的时期。这一时期，自我意识开始觉醒，选取合适的案例采用探究性教学可以极大地激发学习兴趣，尽早打下计算思维的基础。也可以采取翻转课堂教学方法，以学生为主导，教师为辅，让学生发挥潜能。

（三）利用计算机辅助教学工具熏陶计算思维

中小学信息技术课教学除了教授学生信息技术专业基础知识外，信息技术教师要利用各种辅助软件提高教学效果。常用的教学辅助工具软件有：录课软件、截图软件、电子教鞭、视频编辑软件Premiere Adobe、办公软件、计算机操作系统等。无论用教学工具呈现教学内容，还是使用辅助工具制作教学内容，对学生都是一种计算思维的熏陶与教育。教师更多是在教授学生信息课内容的同时，使学生尽早接触计算思维、了解计算思维，为以后具有更好的计算思维能力打下基础。

（四）在线学习也应成为培育计算思维能力的阵地

教学资源平台是辅助教学的重要手段，高等教育与职业教育的教学资源平台建设的比较好。中小学在这方面是起步阶段，大都以当地教育主管部门为主建设有资源库，但资源的丰富程度与开放程度与职业教育相差很远。在疫情期间，河南省教育厅分批推荐了网上教学工具，推荐部分网络教学平台、资源平台、会议平台和相关教学工具，供各地、各学校根据实际情况，本着自愿原则，自主选择使用。在后疫情时代，学生会越来越多的利用网上资源学习，学校与信息课教师要有前瞻眼光，利用这些资源平台的教学，培养学生的计算思维能力。

四、中小学生计算思维存在问题的对策

（一）夯实教师信息素养基础

信息技术课教师是培养学生计算思维能力的第一责任人。首先，学校配备足够的信息技术教师，是保证计算思维教育活动顺利开展的前提条件，也是最基本的条件。其次，学校要多关注信息技术教师，保障他们基本权益的同时，为他们的个人发展、职称晋升等方面提供顺畅的通道，确保与其他学科教师享有同等待遇。再次，要促进中小学信息技术教师的纵向发展，通过培训或短期学习提高信息技术教师的基本素质。鼓励将研究成果的新模式、新方法应用到信息技术教学中，在实践中检验教学效果。最后，鼓励更多的信息技术教师参加省级和国家级的竞赛。通过竞赛能够不断提高信息技术教师队伍的整体素养，强化培养学生信息意识和计算思维的观念。

（二）创设情境着力提高学生兴趣

提高学习兴趣，可以促进计算思维的开发。利用形式多样的活动让学生进行思考和体会，在这个过程中，能够提高学生的综合素质。小学生心智处在快速发展时期，信息技术课应该主要通过小游戏的教学方式来进行，提高学生的参与度，在游戏中学习计算机知识，培养计算思维能力。培养学生的计算思维需要教师的启发和引导，通过设置实际使用场景，使学生自我学习和探究，比如创建一个场景关于“接收和发送电子邮件”。你需要使用邮件给父母发一些材料，学生应该怎么操作，如何发电子邮件。当教师设置这种实际问题后，学生通过思考和理解，自己执行操作，并让不同的学生扮演不同的角色，这样学生在教师的指导下以自我探究法来熟悉电子邮件的相关操作。

（三）提高信息技术课程地位

信息技术课程的重要性需进一步提高，明确课程的性质，提高课程的地位。信息技术在中小学教育中是提高学生信息技能，帮助学生更好地了解信息技术基础知识的一门必要课程。因此，学校应改变传统的教育观念，通过科学合理的教育安排，加强和提高信息技术课程的地位，确保充足的学习课时和丰富的教学内容，提高信息技术课程教师的整体素质，保证信息技术课程的教学质量。

（四）落实“双主体”改进教学方法

中小学生计算思维的培养是一个漫长而复杂的过程，教师是课堂主体的其中一部分，只有不断改变自己，创新和改进教学方法，才能逐步提高小学生的计算思维能力。最终达到激发学生自主创新能力，提高学生对信息技术兴趣的目的。学生是课堂主体的另外一部分，同样也要发挥主观能动性，改变学习方法，提高认识，培养兴趣，解决实际问题，提高思维能力。计算思维能力的培养仅依靠课堂上的内容是不够的，课后实践活动也是激发学生运用计算思维解决实际问题的重要方式。在解决实际问题时，学生应注重分析方法，先将问题分成不同的方面，厘清问题的要点，然后进行抽象思考，接着用数学模型做出算法流程图，最后用相关软件完成小程序的设计和调试。这一过程可以对学生的计算思维从不同角度和层次进行培养和改进。

结语

随着素质教育理念的不断落实，应注重中小学生基本技能的培养，特别是计算思维的培养。教育主管部门在政策层面要保证学校对信息技术教师的需求，提高信息技术课程的地位。教师首先要积极转变教育观念，创新教育模式，通过项目学习激发和培养学生的计算思维，把计算思维融入信息技术课堂。学生要提高学习兴趣，投入更多时间，主动接受计算思维能力的培养。通过大家的共同努力，一定能把国际上流行的“2050年全世界的每一个公民都应具有计算思维能力”的预言变成现实！