计算思维在高中信息技术课程教学中的培养策略研究

杨红梅

一、 引言

随着社会主义进程的不断深化，信息化已经成为社会发展的必然趋势，现如今我国的信息技术水平也有了突破性的进展，高新技术水平跻身世界前列。对高中信息技术教学的不断探究不仅有助于学生计算思维的形成，同时对提高学生的知识储备量以及高中信息技术课程的时代感有着十分积极的意义。

二、 研究背景分析

随着信息化的进程逐渐推进，社会对专业性人才的需求和学生的精神文化需求都在不断提升，间接推动着课程改革的层层深入。但现如今，有关高中信息技术教学的改革程度尚且不足，导致高中信息技术的教学方式、教学理念等并未达到应有要求，随着教学进程的发展，高中信息技术教学中的不足逐渐显现。当前高中信息技术教师更加注重课上对学生实践操作能力的培养，却在一定程度上忽视了对学生计算思维的培养和提升。在日常教学过程中，很多教师虽然教会了学生信息技术的相关操作流程和操作方法，但并没有让学生真正理解数字时代所蕴含的信息流，也没有让学生真正树立起数字逻辑思维。

计算思维这一概念自2006年ACM(计算机杂志)正式提出后，引发了国内学者有关信息技术课堂改革创新方向的思考和研究，计算思维被认为是未来专业型人才运用计算机专业能力解决繁杂问题的关键基础。对高中生所处的年龄阶段来说，已经具备了一定的逻辑思维和逻辑理解能力，可以对信息技术知识进行深入的探究，因此可以说高中时期正是培养计算思维的最佳阶段。计算思维的养成和提升主要依靠的是学生本身的思维方式和思维能力。在教学过程中，教师的教学侧重点以及开展信息技术教学过程中的引导方式也会直接影响学生计算思维和数字思维的构建，教师在教学过程中也应注重对自身信息技术的更新和提升，从而更好地促进信息技术教学和计算思维培养的统一。

三、 计算思维概述

从计算思维的本质特征来看，计算思维是个体思维方式在计算机知识的引导下而形成的更加理性、全面的思维方式，包括分析能力、问题解决能力、逻辑判断能力、创新能力等。计算机的出现从根本上改变了人们的生活方式和生活质量，而计算思维则强化了人们的思考方式和思维广度，因此，计算思维的培养和强化已经成为当前高中教学中的重要组成部分，也成为提高学生思考能力、计算能力、判断能力的必要途径。拥有计算思维的学生相对其他学生来说，在面对问题时思考方向更加全面，所提出的解决方式更加多元化，在面对一些技术性较高的问题时，计算思维较强的学生可以通过计算机进行建模求解，将多方面的信息技术和信息资源相结合，从而设计出更加高效的算法，结合实际场景和具体案例进行问题的分析求解。此外，随着现代社会信息化程度的逐步提升，计算思维也让更多人从本质上了解学习中遇到问题的解决途径和思考角度，让更多学生的学习方式和思考方式能够顺应当前社会的发展趋势。新课标要求信息技术课程需要在注重提高学生实践操作能力的同时还要提高学生的自主学习能力和思维培养。这样的教学模式不仅有助于学生自身综合能力的提高，对后续信息化社会的发展也有着十分深远的意义。

四、 基于计算思维的信息技术教学策略

(一)明确计算思维的教学目标和教学主题

在高中信息技术课程的开展过程中，教师应结合新课标下的信息技术教学目标以及学生的实际情况来制定教学方案，并以信息技术的发展情况为基础来实现教学目标。以递归算法的程序设计教学为例，在进行授课前，应以递归算法的根本思想和思维逻辑作为课堂主题，通过相似思想的代入，构建起学生脑海中的递归思维框架，随后将递归算法程序的语句进行拆分讲解，并引导学生进行语句的注释，循序渐进引导递归思想在学生心中逐渐成形发展，帮助学生更加深刻地理解计算思维的真正内涵。然而在实际教学中，通过思想代入的方式可能无法让所有学生全部接受递归算法的逻辑性思维，对算法思维的理解程度不足会直接影响到学生对信息技术的学习积极性和学习兴趣。对此，教师可以通过创设教学情境的方式来帮助学生理解递归算法的内涵，降低其逻辑性，通过形象的例子展现出递归函数的调用过程和调动结果，从而逐步引导学生计算思维的形成。

(二)探究信息技术课程内容中的计算思维

高中信息技术课程属于基础必修课，对提升学生电子信息技术的理解和操作能力有着十分积极的作用，同时也是学生后续学习高阶计算机知识的重要基础，如深度学习、后端处理、UI视觉设计等。现如今高中信息技术课程的教学内容虽然已经涉及程序设计和整体程序框架的构建，但提高学生的信息技术综合能力仍存在一定程度的限制，因此深入研究高中信息技术课程内容中的计算思维，对增强教学效果以及探究计算思维的教学意义有着十分关键的作用。在信息技术的教学模块之中，通过信息技术与教学方案的结合，可帮助学生透彻了解计算思维的运算逻辑。教师日常的教学活动中，可以根据教学内容合理分配信息技术的学习任务，教师应在清晰探究课堂教学内容中蕴含的计算思维后，结合某些特定信息技术的设计方式和设计思维进行课堂作业的布置，从而形成较为完善的计算思维培养体系，促进学生的计算思维随着课堂中程序语句的设计和解析而不断完善。例如在开展有关搜索引擎的教学时，可以通过不同搜索引擎之间的对比，来帮助学生更加清晰地掌握搜索引擎间的分类原因以及各类搜索引擎的特点，帮助学生通过对不同信息的划分选择出合适的搜索引擎进行问题处理，从而简化学习过程中遇到的复杂问题，并将学习的侧重点放到分类搜索的学习过程中，促使学生的计算思维逐步完善。

(三)利用问题引导计算思维的养成

计算思维是通过个体思想和计算机思维相结合的方式来解决个体思维难以处理的复杂问题。通过问题的引导，个体的计算机思维将多种解决方案进行融合，并按照逻辑进行解决方案的分类规划，从而使得复杂的问题得到快速高效的解决。对学生来说，养成解决问题的思维要远远比知道如何解决问题更为关键，解决问题思维的形成代表着参与者对问题本质的理解和思考。首先，在进行教学的过程中，教师可以在课前提出问题，利用问题引导学生思维的发散，并通过课前预设问题的多元化来引导学生将计算思维运用到不同的生活场景之中。例如在实际的信息技术课堂中，教师可以在课前将与创建情景模式有关的信息传输到每个学生的计算机上，并通过信息技术实验室进行统一指导演示，让学生充分体会到信息技术课程中教授的实践操作的重要性，通过教师对程序语句和模块的分析讲解，让学生充分体会到信息技术课程的丰富乐趣。其次，教师应在课上给学生留有一定的自由时间，让学生有时间有机会将课堂学习中遇到的问题通过电脑上的实践操作进行验证分析。帮助学生改变对解决单一信息问题中的思维定式，利用问题分解分块的方式帮助学生理解计算思维的深刻内涵和实现用途，提高学生利用计算思维解决问题的能力和效率。

(四)丰富信息技术的教学资源

丰富的信息技术教学资源对计算思维的培养有着十分关键的作用，可以为学生提供更加多元化的学习途径。首先，思维框架的构建是十分关键的，思维框架的形成有助于帮助学生奠定学习基础，让学生更加流畅轻松地理解信息技术课程中相关算法的思维逻辑和实现方式。其次，流程图、教学视频、流程演示视频、演示道具等教学资源都可以帮助教师将计算思维和具体思路更加清晰透彻地展现出来。如在进行冒泡排序和快速排序的教学过程中，书本中繁杂的注释很难让学生理解冒泡排序的运算逻辑以及各元素在经历每一趟排序后的位置变化。对此教师可以利用道具演示的方式为学生展示出冒泡排序中每一趟排序后的元素变化，让学生可以更加直观地理解冒泡排序算法中所蕴含的计算思维。对快速排序来说，则可以利用教学视频演示快速排序中每一趟的指针交换位置和交换方式，帮助学生在脑海中形成相关算法的具体流程。通过利用教学资源的方式可以较为清晰地掌握学生的知识迁移能力和学生对所学知识的运用能力。另外，教师可以根据不同学习能力的学生使用不同的教学资源，从多个方向启发学生的计算思维。

(五)制定多元化的教学评价体系

首先，多元化教学评价体系的创建需要教师对学生的学习情况、性格特点以及成绩波动有清晰的认知并进行阶段性记录总结，随后由教师进行综合评价和期末评估总结。通过多元化的教学评估体系，教师可以更加清晰地掌握学生的学习能力、学习效率的变化。其次，教师可以通过学生在信息技术课堂上的实践操作能力进行补充评价，最终的综合教学评估需要结合学生的计算思维以及学生所做程序的运行效率、时间复杂度、运行流畅度等因素进行综合评价。另外，为了使评价结果更加严谨，可以通过发放评价表的方式来实现同学互评。

例如在进行哈夫曼树和哈夫曼编码的教学过程中，教师可以根据本节课程教学内容中所蕴含的计算思维制定教学方案，并结合课堂上的教学情况以及学生绘制哈夫曼树的结果来完善评价结果，通过同学打分互评的方式帮助学生清晰地认知自己与其他同学间的差距，明确自己对课堂知识的掌握情况。这些评价结果都是非常直观且重要的教学反馈，后续阶段性教学方案的制定可以以综合评价结果作为依据，从而更加高效地提高学生的计算思维和问题分析能力。

(六)更新传统教学观念

在传统的教学理念中，高中教师更加重视语文、数学、英语等在高考中分值占比较高的科目，往往会忽视信息技术教学对提高学生思维能力的重要性，并且在信息技术教学过程中，一些教师采用的教学方式过于陈旧，仅仅注重课堂上的理论讲解，而没有给学生创造充分的实践操作机会。因此，为了更好地促进高中信息技术教学的发展和推进，及时更新教学观念是至关重要的一环。首先，教师应在信息技术的教学过程中加入更多现代化教学方式，改变传统教学观念，将学生放在课堂教学的主体地位，增加信息技术课堂上和学生的沟通互动频率，通过学生的课堂反馈及时了解学生的学习状态以及本次课程中所蕴含的计算思维的掌握程度。其次，应为学生创造更多的实际操作机会，让学生面向计算机的时间大于面向单一理论知识的时间，改变传统的填鸭式教学方法，让教师能够通过学生的程序作品探究学生对课程内容的掌握程度和学生计算思维的完善程度。最后，在教学过程中，教师应根据高中生当前的心理特点、年龄特点、青春期心理等因素制定教学方法，注重男女生青春期的差异性，从而引导学生计算思维和创新思维的统一发展。

(七)搭建合理教学情景

为了更好地推进高中信息技术进程，教师需要将多种教学手段结合使用，使得信息技术课程中蕴含的逻辑思维更加通俗易懂，也使得信息技术课堂的教学效果更加多元化。如情景搭建教学法正是现如今应用较为广泛的教学方法之一。在课堂开始时由教师引导学生进入特定情景中，可以通过加入相关道具模型或小故事、小笑话等方式来完成情景搭建。教师应尽量提升课堂情景和教学内容的关联度，并利用信息技术知识和幽默的语言相结合的方式来提升学生对课堂情景的投入度和体验感，从而充分调动学生对信息技术课程的学习积极性，侧面推动学生计算思维的养成。

(八)将生活元素融入信息技术的教学

知识来源于生活，教育的目的也是让学生更好地将知识运用到实际生活中，如何让教育更加贴近生活也同样是让很多人思考的关键问题。对高中信息技术课程来说，已经具备了一定程度的专业深度和难度，经过系统的学习后，可以用于解决生活中的常见问题。而信息技术的实际教学方向主要依赖信息技术教材，而信息技术教材中的内容可以说是实际生活的间接体现。当学生发现信息技术中蕴含的计算思维在日常生活中的广泛应用后，也会改变对信息技术这门课程的固定印象，生活中的实际应用会导致学生重新评估信息技术这门课程对自己的价值。将生活元素融入信息技术教学，对提升学生的课堂积极性和主观能动性有十分关键的作用。例如现如今最为常用的搜索引擎，搜索引擎所带来的便捷功能已经和学生的日常生活融为一体，同时计算思维和相关搜索知识已经在不知不觉中融入学生的知识体系。另外，高中生所面对的学习压力普遍较大，信息技术课堂中单一枯燥的程序算法很难激起学生的学习欲望和探知欲望，但通过生活元素的融入不仅可以降低学生在学习复杂冗长的程序代码时的心理负担，同时也可以改变枯燥生疏的课堂环境。如在讲解数据结构与算法中“树与森林的转化”时，可以将树和森林的转化算法代入逻辑相似的家族关系中，通过逻辑的相似性帮助学生更加高效地理解程序算法的核心思想，使学生在轻松愉快的学习氛围中提升计算思维。

五、 结语

在信息技术的教学过程中，教师应在注重发展学生上机操作能力的同时，加强对学生计算思维的培养和提升，通过多元化的教学方式和信息技术教材内容的结合，提升学生对信息技术课程的重视程度，充分调动学生在信息技术课堂上的自主积极性和学习兴趣，加深学生对算法逻辑的理解程度，促进学生计算思维的形成。此外，教师在进行教学方案和教学理念的创新过程中，应注意将学生放在课堂主体地位，在信息技术课堂上为学生创造更多的自主实践机会和发言机会，为学生留有充分的思维发散空间，鼓励学生在课堂上积极互动，并根据学生在信息技术课堂上所做的程序或思想流程及时了解学生对算法程序的掌握程度。另外，教师的授课方式应与日常生活相结合，利用生活事物的亲近感帮助学生更好地理解复杂的运算逻辑，让学生的计算思维在不断地学习积累中渐渐完善。