高中信息技术教学中学生计算思维的培养策略

潘美晨

摘 要：伴随着新课程改革的不断深入，高中阶段的信息技术教学也进行了教学层面的调整与优化，使教师在教学中更注重对学生计算思维的培养，对学生的数学能力、逻辑思维、沟通能力、思考能力有着重要的促进作用。文中从分层教学、问题引导、情境设置、项目教学、自主学习五个方面进行教学分析，探究如何实现对学生计算思维的培养。

关键词：高中；信息技术；计算思维

对于高中阶段的学生而言，具备计算思维，不仅是其信息技术能力的体现，还是其综合素养的重要体现。在计算思维的辅助下，学生在问题的分析与解答以及知识的获取与整理等方面的能力也会得到切实提升，这对学生将思维能力进行迁移运用，实现其他学科学习效率的提高有着重要意义。因此，在开展信息技术教学时，教师应注重对学生计算思维的培养。

一、高中信息技术教学中培养学生计算思维的意义

（一）有助于提高学生数学能力

对于学生而言，在锻炼自身计算思维的同时，一定会接触并运用到相关的数学知识内容，由此可见，计算思维与数学知识之间存在较为紧密的联系，计算思维可以提高学生对数学知识的掌握与运用，而数学知识则可以帮助学生实现计算思维的进步。通过二者的结合，不仅可以提高学生对信息技术知识的认知与理解，还能够促进学生数学能力的提升与进步。同时，在计算思维形成的过程中，学生也会认识到数学知识的重要性，实现对数学科学学习态度的转变，有意识地提高自己的数学能力。

（二）有助于提高学生的逻辑思维能力

通过对信息技术知识的学习，我们都知道，信息技术知识有一套完整的数据处理流程，在执行任何操作时，都需要按照流程进行。其中，对信息技术处理流程的了解与掌握，便是学生计算思维形成的过程。且基于信息技术的处理流程，学生也能够形成对知识的完整思考逻辑，这对学生而言也是非常重要的能力成长方面[1]。因此，在培养学生计算思维时，教师应重视对信息技术知识的逻辑化呈现，让学生在掌握信息计算知识的同时，实现逻辑思维能力的提高。

（三）有助于提高学生沟通能力

在培养学生计算思维时，在许多知识的认知上，学生无法独立学习与掌握，这时就需要向教师求助，以获得问题的解决。在此过程中，学生不仅要将自己遇到的问题进行准确、清晰的描述，还需要与教师进行细致、深入的交流，这对学生的沟通能力是非常重要的考验。所以说，计算思维的具备，可以帮助学生厘清思路，在沟通表达中突出重点、要点，提高沟通效率，做到与教师在积极互动中实现问题的解决。

（四）有助于提高学生思考能力

在上文的阐述中，笔者提到计算思维对学生的逻辑思维有重要的促进作用。而逻辑思维对学生思考能力也有着重要的促进作用。故而，对于学生思考能力的提高，可以借助计算思维的培养实现。因此，在信息技术教学中，教师应借助问题设置、自主学习等手段，锻炼学生的思考能力，促进学生对信息技术知识的掌握。此外，对学生计算思维的培养，可以让学生在保证逻辑正确的前提下，实现对信息技术知识的高效思考，也能进一步促进学生思考能力的提高。

二、高中信息技术教学中培养学生计算思维的策略

（一）在分层教学中培养学生计算思维

根据新课标对教师教学的要求，教师需要对班级中各个能力层面的学生给予平等的教学，且这种平等主要体现在对学生学业的重视、课堂主体性的尊重等方面。基于此，为了实现对不同能力水平学生计算思维的培养，教师可以在教学中运用分层教学法开展教学活动。分层教学法是指，教师根据学生学情、能力水平等指标，对教学内容进行不同学习难度的设置，使学生可以更好地适应信息技术教学活动[2]。同时，采用分层教学法，可以让不同能力水平的学生都能够实现计算思维的进步，这对学生而言是一种巨大的鼓舞。

以教科版信息技术必修一第1单元中《我们身边的数据》为例。在带领学生认识身边各种各样的数据实例时，不仅要让学生认识到数据的基本信息，也要让学生认识到数据形成的逻辑，这对学生计算思维的培养有重要帮助。同时，教师应根据学生的实际情况设置不同难度水平的知识内容，确保各个能力水平学生的计算思维都可以得到切实提升。如在介绍气象生活指数时，对于能力较弱的学生而言，教师可以让其了解生活指数中的简单信息即可，即具体包括哪些信息、信息具体指什么，像紫外线指数强度、穿衣指数、洗车指数、空气污染扩散指数、减肥指数、血糖指数等。且这些指数内容共同构成了生活指数的基本逻辑，也就是能力较弱学生应掌握的基本计算思维。而对于能力较强的学生而言，则需要在掌握基础数据的基础上，能够对数据进行简单加工，如可以根据相应的当地24小时降温幅度、气温日较差、相对湿度、气压对感冒指数的贡献值等数据完成感冒指数的计算。通过计算，可以让能力较强的学生对上述数据做到熟练掌握，并且可以借助计算的过程，提升自身的计算能力，让自己的计算思维得到切实锻炼，这对能力较强的学生而言，是提高计算思维的重要步骤。

因此，在实际教学中，教师应有效运用分层教学法，實现对学生计算思维的分层培养，让学生的计算思维都能够实现有效成长，并在不断的练习中取得进步。

（二）在问题引导中培养学生计算思维

对于高中阶段的学生而言，问题引导是激发学生问题思考意识、调动学生课堂参与情绪的重要手段之一。而学生的积极思考、主动参与对学生计算思维的培养有重要意义。基于此，在实际教学中，教师应根据教学内容的具体设置，合理布置思考问题，让学生能够在问题的思考中实现计算思维的进步。

以教科版信息技术必修一第1单元中《数据的计算》为例。在本次课程的学习中，学生会接触最常见且最常用的电子表格软件，基于此，教师将带领学生完成对数据计算知识的学习。首先，教师为学生提供了一份班级运动队学生组队意向调查表，其中包含的信息有编号、姓名、班级、性别、身高、体重、爱好等。根据表格中的信息，教师提出了第一个问题，即如何找到身高较高的同学？在搜索身高最高的学生时，学生需要尝试运用计算思维思考知识，即电子表格中的排序可以通过相应的操作完成。如在电子表格中有一个功能是“排序”，在排序中分为“升序”“降序”“自定义排序”等，学生便可以根据相应的关键字完成信息的分类与信息的排序，找到身高较高的同学。具体来讲，学生先选中需要排序的数据后，再执行“数据/排序”命令，设置“排序”对话框。完成此排序的过程，便是学生计算思维逐渐形成的过程。其次，为了让学生进一步巩固对“排序”的掌握，教师为学生设置了两个巩固练习的问题，即“如何找出身高较高的女同学？”“如何找到爱好是‘篮球的男同学？”学生需要根据掌握的计算步骤，实现对上述两个问题的解决。如在解决第一个问题“如何找出身高较高的女同学”时，学生可以采用与找身高较高的男同学一样的方法，即根据关键字进行排序即可。而在解决第二个问题“如何找到爱好是‘篮球的男同学”时，学生可以在原本排序的基础上，进行肉眼寻找，也可以借助“数据/筛选”功能，并根据关键词完成筛选操作。相较而言，后一种方法更快捷，更能体现学生的计算思维。

因此，借助问题的设置，学生可以在问题的解决过程中完成计算思维的锻炼，实现“数据的计算”知识的掌握。

（三）在情境设置中培养学生计算思维

根据笔者以往的教学经验来看，许多学生在刚接触高中阶段的信息技术知识时，会存在一个误区，即数据都是冰冷的，没有温度的，在学习和练习的过程中，面对的也都是一个一个数据[3]。面对学生存在的认知上的误区，教师可以借助情境设置的方法，引导学生走出误区，认识到不一样的信息技术知识。同时，在情境中更容易激发学生的学习兴趣，对学生认知计算知识、形成计算思维有重要作用。

以教科版信息技术必修一第3单元《数据与结构》为例。在本次课程的学习中，学生应结合真实的教学情境，把握数据与数据之间的关系，并可以根据数据完成数据模型的建立，实现计算思维的获得。首先，教师为学生创设了一个生活情境，假设某位同学是开淘宝店铺的，在大量需要口罩的时期，会出现店铺订单暴增的情况，面对这种情况，该淘宝店主应如何处理？其次，学生需要结合相应的“口罩订单数据”完成相应的信息调查与填写，如网站名称、订单中的数据（商品名称、单价、数量）、Python中对应的数据类型（字符串、浮点型、整形）等。再次，学生需要对电脑上的Python程序进行完善，模拟添加订单和物品发货的过程。在此过程中，学生会了解到什么是数据结构、什么是线性数据结构以及信息技术中的队列知识等。最后，探究快递派送的过程。同样，在探究快递派送时，学生应了解派送的结构，用以完成相应的数据应用。在教师构建的上述情境中，从订单暴增到数据调查、资料填写，再到模型建立、模拟发货、快递配送，整个过程就是计算机学习中经常会遇到的流程图。如果其中某个流程缺失，可能就无法完成最终的快递配送。故而，这能够帮助教师实现对学生计算思维的培养，提高学生对计算思维的运用能力。

在上述过程中，学生结合生活中常见的快递情境，并借助对信息技术知识的运用，完成了对整个快递流程的数据分析与结构建构，这对学生计算思维的成长是非常重要的锻炼。

（四）在项目教学中培养学生计算思维

根据笔者对项目教学法的实践运用，认为项目教学法对学生计算思维的培养有显著效果。具体来讲，在项目化教学中，学生需要根据教师布置的具体学习任务，进行项目开展前的信息收集、方案设计，项目确定后的具体开展、报告分析等。在此过程中，学生需要确保项目流程的正确、环节任务的高效完成。因此，借助项目教学的开展，教师可以对学生实现计算思维的有效培养。

以教科版信息技术必修一第4单元《算法及其特征》为例。在本次课程的学习中，教师需要结合经典问题带领学生探索算法的奥秘。在实际教学中，教师将对经典问题进行项目化处理，让学生借助对项目问题的思考，完成计算思维的获得。首先，教师为学生布置第一个项目活动，即探究一元钱去哪里了？在具体的项目问题中，三个人分别拿出10元，集中为30元给酒店老板。但老板说今天有优惠活动，并命令服务生将5元还给三个客人。在还钱的过程中，服务生藏起2元，将剩下的3元分别还给三个客人。在计算中，我们会发现每个人拿出10元，后又退回1元，即每人只花费9元，最终的房费应为3×9=27元。且再加上服务生藏起的 2元，最终是29元。那么，缺少的1元去哪了？在分析该项目问题时，学生应明确算法的可行性、確切性，即应确保计算过程是明确的、可以实现的，且每一个计算步骤都有明确的意义，这样才能确保最终计算的正确。

因此，运用算法知识时，学生应明确掌握算法的特征等知识点，找到其中的关键逻辑，这样才能在项目学习中实现计算思维的不断进步。

（五）在自主学习中培养学生计算思维

对于高中学生而言，自主学习是其应具备的重要能力之一，且该能力对学生计算思维的培养有积极的促进作用。具体来讲，在自主学习中，学生需要充分调动以往所学的知识内容，并对其进行一定的逻辑处理，使其能够准确运用在对信息技术知识的理解中。且在理解与获取知识的过程中，学生会取得计算思维的成长与进步，这种进步是学生依靠自己的能力与努力获得的，对学生具有重要意义。

以教科版信息技术必修一第5单元中的《走近数据分析》为例。在本次授课中，学生需要通过自主学习的方式，完成对数据可视化表达知识的掌握，并且能够进行日常学习与生活的运用。在自主学习前，教师需要将课程中用到的信息数据分享给学生，确保学生可以顺利完成自主学习。在教师提供的信息中，学生需要对高中学生“最关注的话题”进行分析。其中，学生最关注的话题有安全、饮食、作业、睡眠时间、衣服、假期等。此外，教师还提供了影响健康的行为的相关数据，数据中显示经常喝含糖饮料、经常吃甜品、感到焦虑、久坐等因素，会严重影响健康，且不同行为的人数存在很大差异。面对这些表格式的数据，不仅存在观看上的不便，对数据的重要内容也不突出。因此，学生需要对其进行可视化处理。在处理中，学生可以根据需要对其进行柱形图、饼状图、折线图的处理，让数据变得清晰可视。在进行信息转变的过程中，学生需要按照数据可视化的规则，对数据进行有逻辑的处理，实现自身计算思维的成长。

结束语

综上所述，在当下注重学生综合素养的教育教学环境中，培养高中学生的计算思维，教师应积极创新教学手段，将学生的课堂主体性、新的教学理念等积极融入信息技术教学中，这样才能实现对学生计算思维的有效培养。因此，在教学实践中，教师应合理、高效地运用分层教学、问题引导、情境设置、项目教学、自主学习等手段，达到培养学生计算思维的目的，促进学生计算能力的进步。

参考文献

[1]赵兴胜.以计算思维为导向的高中信息技术教学策略[J].读写算，2022（29）：22-24.

[2]蒋亚梅.高中信息技术教学中学生计算思维培养存在的问题及对策探究[J].中小学电教，2022（10）：54-56.

[3]赵明阳.浅谈高中信息技术教学中计算思维培养的有效方法[J].中小学电教（教学），2022（4）：37-39.