高中信息技术课程中计算机思维能力的提升方法

河北省石家庄市第十中学 杨恺岭

以智能手机、电脑等为代表和最为熟悉的外在形式的信息技术已经深入人们日常生产生活中，又被大量、广泛地开发为多种多样的形式。高中生不仅熟悉信息技术的具体展现形式，也对信息技术的应用、信息技术的发展以及信息技术与个人成长的融合有较浓烈的兴趣，有更多的期待，更为高中信息技术课程开展打下了良好的基础，提供了最为重要的前提条件。教师在教学中应当把握教学创新思路，重视对学生学习思维、计算机思维的培养，让学生不仅认知信息技术，更能够在实践活动中延续自己的兴趣与能动意识，实现学习与发展、本课学习与跨学科学习思维能力之间的融合。

一、计算机思维的内涵和特征

（一）内涵

计算机思维是以科学的验证和分析完成问题的解答，运用计算机模拟人类大脑的思维运作方式并进行升级，完成大脑无法替代的大量的、逻辑的、抽象的、联合的计算或信息处理，实现高效解决、深度发展和立体式融合。

（二）特征

其一，计算机思维具有包容性，可以普遍适用社会各角色，如教师、学生的学习与发展，能够完美地匹配不同的成长需求。其二，计算机思维具有一定的概念性或抽象性，其本质是用更加高效科学的方法解决问题，在实践培养该思维、运用该思维时需要结合具体的问题，进行生成性或能动性模式的开发。其三，计算机思维具有灵活性，可以结合不同的学习问题、学习方法、学习思路给出最优质的解答方案。

二、高中信息技术教学存在的问题

（一）教师的信息化素养有待提高

在较长一段时间内，高中信息技术课程的课时安排被其他文化课所挤占，教师也缺乏进行教学创新或方法研讨的能动性，其本身对于信息化素养和计算机思维的理解还停留在教学生应用办公软件、基础软件和简单地进行编程层面，自己也缺乏将计算机思维融入教学课程设计、活动安排中，更难以实现对学生的学习、引导，教学和实践脱钩。

（二）教学模式呆板

在实践教学中可以发现，大部分高中信息技术教师还以理论讲述内容为主要教学方法，让学生自己进行实践探索的机会较少，此类本就抽象的内容讲解起来更为枯燥难懂。教师本人的故事性和技巧性口头语言又不够丰富，使得整个教学气氛较为沉闷。

（三）忽视了对学生计算机思维的培养

忽视学生计算机思维能力是忽视学生主体地位的最主要呈现方式。教师习惯了按照传统的教学模式、教学流程授课，没有从实践需求和学生的成长变化出发组织教学活动。学生处在被动接受知识的地位，不能够进行自主的学习探索，学生以计算机思维为核心的信息技术素养并不能够在课上教学的时间内得到锻炼和提升。

三、高中信息技术课程中培养学生计算机思维能力的价值

（一）发展创新能力，掌握多样学习方法

在教学中，信息技术广泛融合了各基础文化课程的教学实践，实现了多样知识的生动展现，不仅激发了学生的学习兴趣，更让学生对计算机产生了更浓厚的认知兴趣。培养学生的计算机思维可以让其学会迁移应用和创新应用，能够在掌握视频技术、音频处理技术等不同的计算机能力时，学会将其用于发展自己的各学科学习技巧，提升自己的学习能力。如制作电子错误资源整理档案，将自己在数学知识学习中出现的错误进行整理，利用计算机强大的处理功能进行分类标签，既方便自己借由错误资源整合知识，又可以实现回顾式成长档案的完成，在一段时间内看到自己的变化。

（二）锻炼和培养逻辑思维、发散思维

计算机思维的形成是基于科学的探究、科学的分析和多角度的学习，注重培养该思维能力，可以让学生学会从现象分析本质，从单一事物联想到促进其发展的多角度因素，找寻彼此之间的区别和联系，以计算机学习为核心，发展出逻辑思维能力和发散思维能力，不仅能够促进自己更好地掌握信息技术，也能够将其作用于发展生活技能和综合素养之中。

（三）具备适应社会环境变化的优秀综合素养

信息技术的快速发展是社会发展和国际环境发展的具体展现形式之一，也是人才培养的重点方向。为了能够更好地适应时代和环境的变化，做成功的筑梦人，学生需要具备良好的计算机思维。优秀的思维能力可以让学生科学看待信息的变化，养成敏感的信息捕捉能力，能够在数学学习、数学创新与应用中运用跨学科本领提升自己的学习效果，不仅具备知识基础、能力、技巧，更有学习自信和学习策略。

四、高中信息技术课程中提升学生计算机思维能力的方法

（一）树立学生为本的教学理念

传统的信息技术教学理念对学生的学习行为和学习习惯产生了很大的影响。学校、教师的不重视也让学生对该学科不上心，没有学习兴趣；而教师在教学中又习惯于采用直接讲述较多、实践经历较少的教学方法，使得学生认为计算机就是一门枯燥的、难解的、与自己距离较大的学科，更缺乏了学习热情。所以在培养学生的计算机思维时，教师首先应当把学生放在第一位，去思考怎样才能够激发学生的能动意识，怎样才能改变学生的学习观念，学生又有哪些学习需求和渴望。

高中生的学业压力非常大，对于不列在考试范围之内的信息技术课程就有更多的学习热情，认为在课上可以进行适当的放松和思维的整理。教师就可以顺应学生的此种需求，利用学生感兴趣的视频资料等导入课程，再引入有关数据、信息、知识等的相关内容。课程开始，播放呈黑色的多媒体画面，停留2—3秒，在学生产生疑惑，认为课件损坏或设备损坏时，视频中房屋照明灯带相继亮起，智能客服说出“欢迎回家”，空调、电视相继启动，引入“智能家居”的话题，让学生在视觉、声音的刺激下，有学习的能动意识。教师再请学生思考：该段视频展现了哪些信息化知识？是否涉及编码、数据科学应用的相关知识？我们能否通过自己的简单学习，将家里的不智能环境变为智能环境？让学生有探索的欲望，有学习的冲动。

（二）培养学生灵活的学习方法

计算机思维是灵活的、多样的，培养学生计算机思维的方法、让学生掌握的学习方法也应当是灵活多样的。例如，用多媒体课件来展示信息技术在社会生产生活实践中的具体应用方式，使教学变得更直观形象；或应用热点社会新闻让学生切实感受到计算机或信息技术与生产实际的关联作用，突出其实践意义。

教师可在教学盲盒中放入一系列写了实际应用案例的纸条，请学生以小组为单位，随机抽取一个，如Siri、特斯拉无人操控汽车、视频游戏、智能客服等。小组抽到习题之后，在组内讨论该案例反映了人工智能在哪些领域的应用，学生是否可以推测出来其基本的应用原理，能否利用已经学习过的编程开发智能工具，简单设计该案例中的人工智能系统，只需要简单写出系统的主要框架即可。学生在新奇好玩的游戏活动中感受到了学习的挑战性，广泛利用已学习的知识和辅助学习材料开始自我学习与自我研究，并在实践学习中充分看到了信息技术与生活之间的关系，能够厘清各信息元素之间、信息与生活之间的逻辑关系。

（三）发挥多样共享资源的教学优势

培养学生的计算机思维不仅需要发挥教师的教学作用和引导能力，更需要借助全方位的、多样的共享资源弥补教师个人教学的不足或教学素材中没有尽善尽美表现出来的部分，能够让学生自己发现资源、整合资源、学习资源、利用资源，学会用计算机思维与信息进行沟通，借由信息手段解决学习问题，培养良好的学习习惯、学习意识的同时实现对正确网络观念和发展观念的塑造。

请学生以小组为单位进行数据分析，看一下学校平台上教师所上传文章的成绩是怎样的。学生自己选择是语数外教师还是音体美教师，选择科普类文章、教学类文章还是实时信息类文章，记录其阅读量、留言量、下载量、收藏量和转发量，将其汇总为科学的数据整理表格，并尝试以其中某一类数字记录结果为例，分析其中包含的算法。学生为了达成这一任务结果，不仅需要借助学校学习平台的网络资源，更需要运用教师给到的教学资源，如教学视频、教学案例、教材内容，还需要在小组内通过实验整理和分析讨论看到所需知识的不充分点，借由图书馆、在线交流平台、学习讨论群等实现知识的延展和丰富，掌握多种多样的知识，其根本目的是解决这一学习难题和困惑点。学生在资源共享中解决了学习障碍，更真切地感受到网络资源、信息技术对于个人学习能力成长的必要性，在后续进行学习时会自主地应用计算机的关联性、包容性、多样性思维，使自己的学习方法更多样，学习途径更宽广。

（四）给予学生进行实践、实验的机会

传统的高中信息技术教学基本以教师讲解为主，学生能进行实践的时间少、机会少，也多以课上剩余的时间为主；且缺乏进行实验的自主性，多在教师安排的学习课题、实验形式或指导干预下完成，既不能选择自己感兴趣的题材和内容，又不能够充分实现自我验证、自我反思与自我升级。所以在培养学生的计算机思维时，教师应当适当增加趣味性实验，以及生活化、实用化实践的机会，但不约束学生需要通过何种形式完成自我探索，而只进行方向的引导和秩序的管理，让学生在自我探索中感受逻辑知识，能将抽象内容变为实际能力。

以项目实验的方式将学生分成学习小组，每一小组成员既有学习能力较好、计算机基础较强的学生，又有计算机意识和能力较弱的学生，实现组内学习力量的互补和优势互换。让其以“简单编程”这一主题开展学习实践活动，学生从分析自己组内成员的整体实力入手，选择不同的项目开展方向，如利用编程反映身体的实时健康情况，利用编程控制家里的电器开关，利用编程制作人工智能小玩具，或利用编程实现学习资料的快速搜索等。学生在确定了项目开展的方向之后，根据计划表整理实验所需的材料，设计实践方案，整理出小组已经具备的必要条件和不具备的必要条件，确定应当从何处补充这些条件，将其上传至交流平台，教师进行统一的整理、记录和存储，方便后续进行实践反思。将整个实验的主动权交给学生，学生仔细记录实验的过程，包含成功与失败的往复阶段，并针对失败的结果进行讨论，整理好原因，进行二次实验。在完成该项目之后，教师以作品展示的方式组织主题交流课，每一小组既要展示自己的项目成果，又要回答教师和其他小组学生提出的问题，帮助班级学生都能从多角度认知信息技术，有科学的计算机思维和能力。最后，再进行整体的活动反思与总结，对应活动计划表，看与预期是否一致；如果结果不一致，产生问题的原因又在哪里，这样让学生实现系统思维的螺旋式成长。

（五）促进教师计算机思维的专业成长

教师作为学生成长道路上的明灯，自己首先应当具备坚实的信息素养和良好的计算机思维，才能够为学生带来不一样的、新颖的知识，能够从多角度解答学生的提问。教师用自身的学习能力、学习态度为学生树立良好的榜样，并可以在教学实践中进行适时的点拨与管理，起到画龙点睛的作用。要实现该方面的成长，需要多方面的努力。首先，需要学校重视教师的计算机思维，定期举办专业的知识讲座活动，聘请校外专业领域人才，向教师介绍计算机行业的前沿成果，让教师的思维与行业发展动态保持一致。同时，定期举办教师之间的专业研讨活动，互相交流学习在培养学生计算机思维能力方面的经验、教训，做到资源互补，优势共享。其次，教师也应当有专业成长的明确计划，既要知道自己在较长一段时间内需要完善、补充哪方面的知识，又要分阶段地制订成长计划，每一阶段的计划完成之后进行仔细记录。同时，要在课下深入解读教材内容，结合学生的学习需求和自己学习到的专业知识创新教学方法和教学理念，实现思维到能力、知识到技巧方面的升级。

培养高中生的计算机思维能力是发展学生综合素养、解决教学难题、突破教学困境的根本性方法。在实践中，教师要能够正确看待现存的教学问题，坚持以学生发展为根本目标，灵活运用多样的教学方法，让学生能够借用多样教学资源和实践化学习机会掌握学习技巧，发展个性化计算机思维。