高中信息技术教学中培养学生计算思维的策略

张利学

高中信息技术教学能激发学生学习计算机技术和相关知识的主觀能动性，锻炼其信息素养和创新创造能力，使其能够掌握信息技术在日常学习生活中的应用方式，并且乐于使用这种方法去解决问题，培养出科学严谨的习惯。要想在高中信息技术课程教学中把计算思维融入教学活动，在实际授课过程中，要让学生能够直接观察到计算思维的过程，以及使用解决问题的具体方法。这样做有利于学生将知识转化为可以实际应用的技能。计算思维的强化能够在一定程度上为学生创新能力的提升提供助力。将计算思维引入授课过程中，能够在提升授课效率的同时，推动教学方式和教学内容的变革。

一、高中信息技术教学中培养学生计算思维的意义

（一）信息技术课程自身发展的需求

计算思维是个体运用计算机科学领域的一种思想方法。站在学生的角度看，信息技术课程其实是一门实用性非常强的课程。不过，“数字原住民”对于电子技术设备和信息技术设备都非常了解，通过自学的方式就可以掌握常用软件的使用方法，所以信息技术课程的价值是十分有限的。学校在课堂上教授的知识过于理论化，已经成为信息技术课程发展的阻碍。该课程的作用应该是教授学生思维方式，然后引导学生使用这种思维方式和其他相关知识去分析和解决日常学生生活过程中遇到的问题。学生从信息技术课堂上掌握的计算思维的相关知识，可以将其进行较为广泛的应用。除了技术应用之外，思想性和科学性也是较为注重的部分。

（二）社会技术变革的需求

信息技术的发展和各种电子科技设备的更新迭代，将人类社会带入了信息时代。在数据的基础上社会正在不断向前发展，经济结构和生产方式也因此发生着极大的变革。社会智能化和信息化的速度越来越快，发展程度也在逐步加深；网络化和数字化服务已经成为人类日常生活的重要组成部分，信息技术的发展为创新的升级和演变提供了助力。创新的速度、深度和范围都会在较短的时间内得到大幅度地发展，新的科技变革也在孕育过程中。我国的信息化建设已经进入了发展的快车道，“数字中国”正在逐渐成为一个清晰可见且可以实现的目标。在这种情况下，我国对于信息技术人才的需求也出现了大幅度的提升。这类人才不但要有较高的专业技术水平，还需要有出色的创新能力和创新思维，能够在技术应用领域发挥作用。目前，国家和社会的发展都离不开信息技术的支持，它是全世界最先进的生产力。中国是网络强国，信息技术产业是我国经济体系的重要组成部分。信息技术涵盖的内容是非常广泛的，具体包括信息获取、传输、表示、加工、存储等多种内容。在知识经济的背景下，学校教授的知识必要和当下社会的实际状况及需求相互匹配。技术技能课程需要由基础知识和实操能力两部分组成，这样设置的目的是满足社会对于人才的需求。让学生在掌握专业技能的同时，还能运用计算思维使用具有创造性的方式解决问题。

（三）学生个性化发展的需求

高中生可以在课堂学习过程中，对相关的技术内容和计算思维的概念有较为深入的了解。通过学习知识和技能，可以对学生价值观和情感态度的塑造产生一定的积极影响。在信息技术课堂上，学生需要理解并掌握软件的信息和具体使用方法，并能够进行基本的实践操作，这些都被涵盖在信息技术基本价值范围之内。

从实际学习效果角度分析，发现学生在经过教师的讲解之后，可以理解并掌握相关的知识点，但是当他们需要用算法解决实际问题的时候，多数情况下都无法给出正确答案，甚至想不出解决问题的具体办法。在对计算思维进行深入学习之后，信息技术课程将更加富有活力。信息技术课程应该是围绕学生开展的，而并非围绕着技术本身开展的。学生应该成为信息技术的掌控者，他们会在创新和探索过程中发现新问题，并在发现问题、解决问题的过程中，他们的计算思维及信息技术应用水平将会得到有效的提升。这样其信息素养以及学校信息技术学科的教学效果都会得到强化，这对学生自身的发展也是极为有益的。

二、高中信息技术教学中学生计算思维培养的主要问题

（一）学校对学科的重视程度存在一定差异

信息技术课程实质上具有一定的工具属性，这种工具属性来自信息技术本身。设置该课程的目的是培养学生获取信息，以及使用信息技术的能力，使其信息素养得到有效的提升。该科目在高考体系中属于合格性考查学科，其获得的关注远低于其他科目。这种状况对该学科的教学质量产生了一定的负面影响。

有的学校授课是以让学生通过考试为目的，只进行针对性练习，高中信息技术教师很难获得培训机会，不同学校之间也很少就这一问题进行交流。集体备课在很多时候都流于形式，部分教师存在“课程重复—课堂疲倦”的问题，学校对该科目教学效果和课堂状态的监管力度严重不足。

（二）部分教师学科素养和教学热情不高，对学生计算思维的认识并不清晰

学生计算思维的重要性虽然已经得到了外界的认可，但是其概念以及具体培养方式均处于相对模糊的状态。一般情况下，教师对于信息技术课程的内容以及具体要求的了解，只停留在相对浅显的层面，导致学生对计算思维的理解也出现了类似问题。很多学生无法掌握计算思维的概念、特征和内涵。部分教师将计算思维等同于编程思维，导致学生也对这一问题产生了误解。

信息技术学科的授课教师普遍存在工作积极性低，高中生整体计算思维水平较为有限且差异性较大的现状，就是上述原因导致的。很多信息技术教师不愿意将更多的精力和资源投入到教学研究中，导致该领域科研氛围稀薄。这种状况长期存在，使得信息技术教师的职业素养呈现出逐年下降的趋势。很多教师无论在理论领域还是科研领域都无法取得成绩，其专业水平也无法满足新课标的要求。教师素质有限，学生的计算思维自然也得不到良好的教育和开发。

（三）学生计算思维的培养缺乏科学的架构

高中信息技术知识一直处于高频更新的状态，这是其有别于其他学科的重要特征。教材的更新速度在多数情况下，都是远远落后于技术更新的速度的。在教授信息技术的过程中，应该将重点放在计算思维的培养上，让学生在能够了解信息技术相关的基础知识、基本概念、算法模式等的接触上，还需要亲自动手操作，引导有效突破。但是，在当前计算思维培养的过程中，很多学生存在思维连贯性不强、问题解决意识较弱等问题。尤其是学生自身的思维创新意识不足，对一些算法的理解比较生硬，学生自身思维拓展能力较弱。

高中信息技术教学实践需要让学生对计算机有关知识有充分了解，并提升其实操能力，引导学生将计算思维应用到实际生活中。强化学生自我意识，使其能够独立解决问题。学生对于信息技术的认知是存在差异的，同时他们对于该领域的认知也是片面的，有进一步提升的空间。多数学生只会在使用电子设备娱乐的时候才会使用计算机知识，他们的学习能动性较低，对计算机的了解也较为浅显。

三、高中信息技术教学中学生计算思维培养的应对策略

（一）拓展高中信息技术课中有关计算思维的教材内容

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》提出要鼓励学生在不同的环境下使用计算思维解决问题，实际感受信息技术从业者是如何思考和工作的。高中信息技术教师在授课过程中需要引入自己的实际经验，包括工作经验和学习经验，让与信息技术存在一定关联性的现实问题成为授课内容的一部分。再加上数据加工和实际的解题过程，让学生的计算思维和社会责任感都得到进一步的强化。

教师要在对数据和信息进行深层次解析基础上，通过对数据和算法的应用将数字化的学习流程予以具现化，认识到信息系统运用过程中存在的很多不确定性。通过设计与主题存在一定关联性的实践活动，让学生了解传统数据组织形式的发展受到了怎样的限制，以及数据结构算法的优势和局限性，对数据特点与计算模块结构进行研究，深入解析项目与任务驱动的差异，对数据是四大核心概念之一有一定程度的认知，切实感受到社会责任感的重要性和融合性。高中信息技术教学的目的是让学生的计算思维得到进一步的扩展，教师不能只是讲授教材中的内容，而是要超越教材的限制进行教学案例编写，这样才能让学生的计算思维得到有效的提升。以“表格信息的加工与表达”这节课为例，这节课的教学目标是让学生掌握Excel表格信息数据加工处理方法。教师在授课过程中可以用现实生活中的案例取代教材中的案例，让学生自主完成对班级文明评比数据的收集、计算和分析，然后将上述数据通过Excel加工成表格。依据表格数据判断班级在哪一方面还有进一步提升的空间。这种方法能够有效激发学生的主观能动性，有效启发其智慧思维，有利于其计算思维的培养。

（二）灵活应用各种教学方法，发展学生的计算思维

在教师教授信息技术课程的过程中，单纯的知识讲解是无法让学生了解并掌握计算思维的，应当结合相关知识的实际运用选取和学生状态相匹配的教学方式，为学生的计算思维的内化培养提供强力的外力扶持。随着教学实践的持续推进，教师需要根据学生的实际状况，对教学节奏和教学任务进行有针对性的优化。确保学生能够在教师的引导之下，能够逐渐跟上课程步调，最终可以使用计算思维完成学习任务。学生之间可以相互帮助，通过共同完成任务感受到成功的喜悦。

以“信息的获取方式”这一课的讲解为例，笔者介绍了当前较为常见的搜索引擎，并为其运行分类汇总，介绍相应的搜索技巧，同时还设置了相应的任务教学，要求学生就某个主题，使用自认为最恰当的搜索引擎进行信息搜索与整理。通过对不同种类信息的检索，学生会尝到信息获取速度与质量上“甜头”，从而形成相应的解决问题的能力，整个过程体现了计算思维的塑造。

（三）重视学生学习实践，增强学生计算思维的运用能力

信息技术课的授课教师应该用更多注意力观察学生的思维成长状态，引发学生头脑风暴，让学生可以运用所学的学科知识推动多模块的分析和整合支持，以信息技术使问题得到妥善解决。教学落实的过程中，教师要重视运用启发式教学、项目式教学、合作式教学等多种方式，让学生运用所学知识来解决生活化问题，推动学生科学规划问题解决。比如，“运动会海报设计”课程，就是非常一个典型的实践教学案例，教师可以使用思维导图帮助学生进行设计思路的引导和完善，方案的具体过程以及问题的具體解决方法由学生决定。在此过程中，学生对于海报设计的要素将会有更深层次的认知，其逻辑、分析能力和计算思维都会得到一定程度的提升。

（四）强调交流与评价，增进学生计算思维的内化

计算思维指的是在面对现实问题的时候，通过计算的方式对问题进行分析和解决。将其等同于程序代码是一种狭隘的理解方式，计算思维并不只具备流程设计功能。计算思维在算法思想交流过程中体现得较为明显。教师需要营造出一个有利于讨论学习的氛围环境让学生在思想交流过程中完成思维迁移。信息技术课程的课堂评价主要关注学生的思维启发程度、学习状态、自评、他评等。对学生的计算思维激活程度要予以足够的关注，引导学生通过尝试多种方式解决问题，研究多种求解算法和路径，使其求解思维视野得到进一步的拓宽。教师应该用积极的态度评价学生的实践成果，将重点放在其算法思维能力、问题分析能力、抽象能力、转化能力、评估概括能力的培养上，注重问题分析能力、抽象能力、转化能力、算法思维能力、评估和概括能力，对其思维聚合点施加足够的注意力。让学生对计算思维的理解和应用均得到有效强化。

四、结语

计算思维是学生在理解并解决计算机问题的过程中，能够及时掌握问题本质的最佳方法，信息技术课程的授课教师应该将学生现状和学科特点结合起来，在二者基础上确定最佳的教学方法。让学生的计算思维能够得到系统训练，同时还要确保训练内容兼具科学性和有效性。因此，计算思维的培养思路要多样化，不能被学科的现有知识体系限制。计算思维涉及的知识是综合性的，要重视知识和实践的联结，确保知识迁移的效果能够达到一定水平。计算思维能够被应用在多个领域。学生在学习相关知识的时候必然会遭遇很多困难，教师在此时应该发挥作用，让学生对计算思维的价值有更为深刻的认知，帮助学生养成优秀的学习习惯。同时，课程质量和计算思维的培养效果之间，存在正向相关的关系。课程内容必然要和现实有极强的关联性，同时具备高质量的资源和设计，能够和高中生的思维特征相匹配。