基于计算机思维的高中信息技术教学

《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》强调以学科概念为基础，构建结构化的教学课程体系，通过主题式的教学方式，将教学内容与实际场景相结合，以更好地提升学生的学科核心素养。本课程教学目的在于向学生传授信息技术基础知识与技能，着重培养学生的信息素养与创新思维。通过学习，学生将适应快速变化的信息时代，具备计算机思维以及创新能力。

一、计算机思维概述

计算机思维作为一种综合应用计算机科学知识、技能以及思维方法来解决信息技术问题的能力，通过深入学习与实践，可以培养学生的计算机思维方式，并在多个领域实现高效的问题解决。计算机思维核心包括包容性、抽象性、灵活性（见表1）。随着科学技术的发展，计算机思维将变得非常重要，帮助人们更好地适应快速发展的数字化时代。教师对高中生进行计算机思维培养，可以使学生更加系统地分析问题，提升解决问题的效率与创新性。计算机思维中的跨学科特性使其在艺术、人文以及社会科学等多个领域都有较为广泛的应用前景。

二、高中信息技术中计算机思维的培养价值

（一）培养信息技术素养：适应社会发展的关键

在信息时代背景下，计算机思维作为信息技术核心素养的重要组成，是学生适应和应对社会发展的关键能力。培养学生的计算机思维是高中信息技术教育目标之一，以帮助学生更好地了解社会发展现状，敏锐捕捉、感知信息技术变化，以更好地规避因信息技术带来的一系列风险。在培养学生计算机思维的同时，教师需要锻炼学生迎难而上的优秀品质，以及个人面对挑战所展现出的适应性、创新性，以更好地应对社会变化。当前为了培养学生的信息素养，教师可以将计算机思维与其他学科相融合，让学生在理解计算机技术的基础上，尝试参与到项目式学习、编程类竞赛等实践活动中，学生可以在实践中加深对计算机思维的理解。现阶段教育并非单纯的知识传授，而是需要让学生在探索信息技术中发展个人兴趣与特长，在变化中茁壮成长。

（二）培养创新能力：信息技术教育的新篇章

在新课改背景下，信息教育已成为培养学生创新能力的重要渠道和路径，教师设计多元化、创新性的教学内容，有效地激发学生对信息技术的学习兴趣，使其保持学习的积极性。以课堂为载体，教师设计多元化、趣味性、挑战性的问题，在思考中逐步培养学生的创新意识，鼓励学生尝试用不同的方式解决问题，以此锻炼学生的思维能力。教师还可以组织学生开展小组讨论、任务探究，以合作的形式培养学生的团队意识与综合能力，让学生将所学知识应用到具体实践中，使学生在理解知识点的同时培养解决问题的能力与创新思维，这也是计算机思维培养的重要方式之一。

（三）逻辑思维与联系思维：计算机思维的双翼

信息技术教学中逻辑思维与联系思维是培养学生计算机思维的重要因素，前者强调分析问题、构建论证，后者需要学生理解不同概念、知识点间的联系，构建完整的网络体系（知识框架），鼓励学生从不同视角实现对问题的探究，加深学生对计算机科学的理解，鼓励与其他学科的联动，形成全面的知识网络。由此可知，两者并非只存在于信息技术学科，也可以延伸到其他学科，通过跨学科方式构建新的知识，并以案例的形式呈现出来，向学生展现如何利用逻辑思维思考问题，整合信息技术与其他学科知识，从而提升学习效率。

三、基于计算机思维的高中信息技术教学实践

（一）以学生为中心，激发学生的计算机思维潜能

在新课改背景下，高中信息技术教师的教学角色发生了改变，其不仅是知识的传递者，还是课堂教学的引导者与激励者，虽然信息技术课程未能直接参与到高考，但仍不能忽视其对学生发展的重要性。任课教师需要认识到信息技术学科的重要性，并结合学生的兴趣爱好，准备相关的学习内容，确保教学活动的趣味性、科学性。在具体教学中，教师要以计算机思维培养为核心，尊重学生的主体地位，鼓励学生主动探索，以学生感兴趣的话题、故事为引导，思考信息技术知识、应用原理，激发学生的探究欲。

以沪科版必修1“调查中学生移动学习现状”为例，作为沪科版“数据与计算”第二单元项目三课程活动，教师通过设定一个具体的“中学生移动学习现状”调查任务，帮助学生明确主题范围与目标，这是计算机思维培养的关键性步骤，即：明确问题的概念与需求。

环节一：情境导入（5分钟）

教师：今天我们将开启一场特殊的探索之旅，旅行的目的是移动学习，请同学们观看大屏幕。

（随着教师的指引，学生将视线转向大屏幕）

教师：大家看，这位同学正在公交车上使用平板电脑复习功课，这种学习方式有什么好处呢？还有这位同学是在咖啡店里使用手机App记忆单词。

（教师选择贴近学生实际生活的案例，引导学生思考移动学习的场景，唤醒学生的记忆，增强课堂教学的趣味性）

教师：在信息时代的背景下，移动学习工具的出现，成为我们生活与学习不可或缺的一部分。移动学习不仅打破了时空界限，还促进了学生在自由的世界中探索知识，但是同学们是否想过一个问题，移动学习在我们生活中的普及，究竟给我们带来了怎样的便利与挑战呢？

（教师的问题引发了学生的思考）

学生1：老师，我们可以设计一份调查问卷，通过问卷的方式收集不同年级学生的移动学习习惯与学习感受，以便更全面地了解移动学习在我们生活中的普及情况。

教师：你的建议非常好，的确，问卷调查可以让我们直接、高效地获取想要的数据信息。

学生2补充道：我们还可以思考如何利用科学的方式处理和分析这些数据，让数据结果更直观、准确。

教师：非常好，数据分析是我们获取结果的重要环节之一。

……

教师：既然同学们对这场调查都有自己的想法和理解，接下来，就让我们一起努力，将这些想法变成事实。

本单元教学中应强调数据的重要性，学生需要知晓问卷的设计方法、如何开展数据收集。在培养学生的计算机思维，数据起到了重要的驱动和决策作用。在问卷设计中，学生需要将具体问题抽象化，以便于识别其中的变量、数据点。与此同时，教师可以选择合适的算法带领学生进行数据加工与分析，这是计算机思维中思维实践的重要过程，在数据分析、报告撰写中需要培养学生的逻辑能力（整合数据、得出结论）。本节课从问卷设计到报告撰写，都体现了计算机思维的重要性，培养学生的数据分析、处理能力，就问题定义、数据驱动等均是培养学生计算机思维的重要方式和渠道，这为学生的后续学习奠定了坚实的基础。

（二）以数据处理为核心，培养学生的计算机思维

“中学生移动学习现状”调查，传授电子表格软件功能使用，如数据的透视、宏编程与条件格式化等，以此提升学生数据处理的效率。学生将收集到的数据转化为对应的图表，增强其表现力与解释力。因学生缺乏数据采集、分析实践的经验，教师需要设计具体案例，让学生了解数据采集的全过程，如数据的来源、收集方法以及分析技巧等，鼓励学生小组合作，在参与中可以培养学生的批判性思维与创新能力。

环节二：概念讲解

教师：同学们在刚才的畅谈中已经就如何开展移动学习现状调查有了自己的想法，接下来，我们将进入概念讲解环节，了解什么是数据处理以及数据处理的过程。

（教师打开课件，向学生展示数据处理的流程图）

教师：数据处理，简单来说就是将原始数据信息进行汇总，并提炼出其中有用的信息的过程，一般来说，数据处理，包括数据收集、数据清洗、数据分析以及数据可视化等环节，每个环节都非常重要，直接影响到我们对最终结果的判断。

（教师结合课件内容，讲解数据处理的过程）

教师：结合刚才的内容，我们思考一下如何进行问卷设计，一份好的问卷可以帮助我们获取想要的信息，一旦问卷内容出现偏差，我们将无法得到想要的最终结果，为此我们需要遵循目的明确、问题清晰、选项全面等原则。

（教师利用多媒体向学生展示什么是问卷中的开放问题，什么是封闭问题以及避免问题间的干扰）

教师：其实在我们的实际生活中，无论是学术研究、市场调研还是企业决策等，都离不开数据信息，通过数据的收集、整理和分析可以发现其中规律，可以预测未来发展趋势，做好评估。

（在整个过程中学生全神贯注地听着教师的讲解并做好记录，也有部分学生会积极举手提出问题）

学生1：老师，若我们在数据分析时发现有部分数据异常，应该怎么处理呢？

教师：你思考得很全面，当发现数据异常时，我们要判断数据异常的原因，是录入时失误还是存在特殊情况：若是有效数据则需要保留，并针对其进行分析；若是无效数据，需要对其进行清洗或是剔除。

随着师生互动的开展，课堂教学氛围逐渐活跃，学生也在教师的引导下形成了正确的数据处理观，了解数据的处理方法，为后续进一步学习奠定基础。

（三）打造多元化学习体验，深耕学生计算机思维培养

计算机思维呈现出多样化的特点，在课堂教学中教师需要采用灵活多变的教学方法，以更好地适应不同学生的学习风格与需求，如向学生展示信息技术在生活中的应用成果（人工智能、自动驾驶以及智能家居等），或开展主题式探究学习，让学生围绕某个特定的主题进行深入研究和学习，利用小组合作，让学生在组内分享个人的观点，协作解决，以此提升整体的教学效率。

以沪科版必修1“调查中学生移动学习现状”为例。

环节三：问卷设计

教师：经过刚才的分析，我们对数据处理以及问卷设计有了一定的了解，接下来就是动手实践的时候了。现在，我们回顾下问卷设计的原则以及注意事项。

（教师在黑板上列出问卷设计的原则和过程）

教师：为了给同学们更直观的感受，老师展示一份问卷设计范例，请同学们一起来分析这个问卷的优缺点。

（教师利用多媒体向学生展示问卷设计范例，并设置问题，引导学生思考、分析，鼓励学生提出自己的看法）

教师：刚才同学们AFSGthszN/Qf30tAhFZHEzZAgg3cuITUY2kCFg2CtEc=的分析非常到位，现在我们以学习小组的形式，分组设计一份关于“中学生移动学习现状”的调查问卷。

（教师将学生根据班级情况分成若干学习小组，做好组内分工）

在整个过程中，学生兴奋地讨论自己对此次问卷设计的看法，并在小组长的带领下，明确分工，相互合作。

环节四：数据采集

教师：同学们，在刚才的环节中我们已经完成了问卷设计，现在将进行关键的一步——数据采集，数据采集的方式将直接影响我们对后续结果的分析。今天我们将要学习常用的数据采集工具。

（教师利用多媒体向学生展示常用的数据采集工具，如在线问卷平台、纸质问卷等）

教师：在线问卷调查方式较为便捷，可以实现数据自动化分析，近些年备受欢迎，我们可以通过创建问卷链接或者二维码，分享给受访者即可。相反纸质问卷的设计更适应于一些特殊场景，如受访者不习惯使用电子设备或者网络条件不好的环境等。

（教师向学生展示如何在在线问卷调查平台上创建简单的问卷）

教师：接下来，我们将进行一次模拟数据采集活动，现在每组选出一个代表，作为受访者，其余成员扮演采集者，利用刚才的工具选择合适的方式进行数据收集。

（学生开始分角色扮演，进行数据采集的模拟活动）

通过示范活动，学生可以了解如何使用在线软件。通过亲身体验，学生可以了解数据采集的全过程，加深对数据采集方法的理解。在模拟环境中，学生可能会遇到各种问题，在这期间可通过小组讨论尝试解决，以此培养合作能力。

（四）融合理论与实践，全面培育学生的计算机思维

课堂教学强调理论知识与实践相结合，让学生在实际操作中深化对课堂知识点的理解，掌握正确的应用方法，在理论学习的基础上，组织学生上机操作，巩固课堂所学。在这期间，教师可以进行实操演示，让学生在观看后模仿，排除基本干扰。在实践中，教师要鼓励学生思考能否用其他的方式达到最终的目标，培养学生的发散性思维，或者准备多样化的教学主题供学生选择，以此提升学生的学习动机与学习效果。在学习中若是学生遇到障碍或者问题，教师应采用点拨的形式引导，而并非直接干预，这样能更好地鼓励学生自主探索并解决问题。当学生成功解决问题后，教师应给予及时的肯定，从而使学生建立学习的自信心。

环节五：数据处理

教师（边操作边讲解）：接下来我们将进一步认识Excel，Excel在数据处理中如同一把锐利的武器。

（教师讲解Excel数据的功能、排序、筛选、条件格式设置、数据透视表分析等）

教师：现在我们拿着刚才调研的原始表格，尝试利用Excel做数据统计与处理。

在环节五部分，教师将理论知识与实际操作相结合，让学生在实践操作中加强对Excel数据处理功能的理解，并掌握其在具体调研中的应用方法。在环节五的学习中，学生不仅可以巩固课堂上所学的Excel操作技能，还能将知识与调研任务相关联，提升自身的问题解决能力。

（作者单位：福州高新区第一中学，闽侯县第三中学）

编辑：赵文静