高中信息教学中培养学生计算思维的策略探究

来源:《中小学教育》2020年12月上 作者:郭攀

 江苏省邳州市明德实验学校 郭攀

内容摘要：从目前高中信息技术教学现状来看，高中学生信息技术相关操作技能学的很好，信息意识较以往有所提升，但师生对计算思维知识还缺乏系统的理解，学生也缺乏运用计算思维解决问题的迁移能力。本文结合教学实践，谈几点在高中信息技术教学中培养学生计算思维能力的教学思考。

关键词：高中信息技术课 计算思维 教学策略

随着社会信息化水平的不断提高，高中生已经通过中小学校、家庭等多种途径学会了不少信息技术知识和面向大众的应用软件的操作技能，玩转电脑基本不成问题，所以高中的信息技术课程不能再仅着眼于软件的使用，而应回归到能体现计算机学科思想的核心内容和思维方法上。信息技术学科不仅要让学生掌握信息技术的相关知识和操作技能，更应该培养学生一种独特的思考和解决问题的方式(计算思维)，培养学生面对复杂问题情境利用信息技术解决问题的能力[1]，从而更好地适应社会对创新型人才的需求。2017年版的高中信息技术新课标中明确提出了计算思维是高中信息技术学科核心素养的四个核心要素之一,彰显了计算思维的重要性。

近年来，信息教师在教学过程已经逐步从教会学生信息技术的相关知识与软件的操作技能上往培养学生信息素养上转变，但是从目前高中信息技术教学现状和教学效果来看，经过义务教育阶段的学习，高中学生信息技术相关操作技能学的很好，信息素养较以往有所提升，但学生计算思维的培养还只是在算法与程序设计课中有浅显的体现，师生对计算思维知识还缺乏系统的理解，学生也缺乏运用计算思维解决问题的迁移能力。下面结合教学实践谈几点发展学生计算思维的教学思考。

1．提升教师的计算思维能力，为培养学生计算思维保驾护航

在谈发展学生计算思维的策略前绕不开教师，计算思维的培养离不开教师对计算思维内涵的准确把握和对课标、对学情、对教材的全面把控上。什么是计算思维？什么是高中信息技术教育中的计算思维？利用计算思维解决问题的具体过程是怎样的？如何在信息技术课堂中培养学生的计算思维？怎样评估学生的计算思维等等，这都是教师需要研究的地方。信息技术教师要研究计算思维的内涵，研读新课标，准确把握学情，根据课标，依据学情，结合教材把对学生计算思维的培养列入教学目标，融入教学活动，学会合理的整合教学内容，加强计算思维教学的资源建设，精心打造计算思维课例，为培养学生计算思维保驾护航。

2. 创设真实的问题情境

前苏联心理学家鲁宾斯坦认为“思维通常是由问题情境产生的，并且是以解决情景为目的的”[2]。采取问题作为主线来培养高中生的计算思维能力是一个有效的途径。基于问题的学习要求我们要在信息技术课堂上为学生创设一个真实、复杂的情境，在情境中创设一个真实问题，使得他们去思考问题、结合自身的知识经验提出解决问题的办法并通过计算机来检验方法的可行性。

例如：高一学生正在上生涯规划课，生涯规划老师要求学生们提前确定自己的理想大学，分析理想大学的历年分数线及录取情况，对标找差，提前谋划。我把这个问题的解决放在了信息技术课上，把“我理想中的大学”设置为教学内容，围绕内容设计了几个问题，让学生获取大学的相关信息，比如简介、专业、分数线等相关内容，并最终形成一个汇报作品并进行展示，该教学内容融合了信息获取、信息加工、信息集成与信息交流等知识，在问题解决的过程中教师一步步引导学生把计算思维的基本方法融入了进去，因为这是学生正在面对的真实情景，所以几节课上下来学生积极性非常高，在解决问题的过程中既让学生掌握了信息技术相关的知识技能又有效的锻炼了学生的计算思维能力。

再比如：在学习《因特网的组织与管理》单元时，课前先断掉每个小组中的一台计算机并修改了IP地址，使它无法连接教师机，在教师讲课广播时接收不到信息。要求每个小组去解决“学生机不能接收教师机广播”的问题。引导学生根据以往知识和教师提供的学习资源包去探究，形成解决问题的方案并通过实践解决问题。这节课也为学生创设了一个真实的问题情境，以问题为导向，让学生在分析解决问题的过程中培养了计算思维。

3.精心设计计算思维活动

林崇德讲“学科教与学活动是学科能力结构的起点和动力。客观的学习活动决定着思维的发展，思维又对学习活动起到促进作用”[3]。因而学生计算思维的培养势必要依托精心设计的活动来实现。

例如：在《我理想中的大学》课例中设计了一个问题：请同学们形成一个汇报材料，利用班会课向全班同学展示分享你理想中的大学，形式不限，可以是PPT、视频等。学生要完成这个问题，首先要进行规划，思考后将问题分解成一个个小而易于操作的任务:比如我想要给同学们展示哪些内容,有简介、特长专业、录取分数线等；如何将相关内容下载下来；以什么方式进行信息集成；如果做成视频进行展示的话，选择哪个视频软件,按照什么样的顺序展示等等。在对问题进行充分分解后，要思考解决这些小任务的简单步骤，仔细考虑解决这些问题的最佳顺序（算法），形成解决问题的方案，画出流程图或思维导图，对设计的方案进行评估确保解决方案能够完成任务，最后通过计算机来解决信息的获取、下载、集成等一个个分解后的小任务，形成最后的作品，师生对展示作品进行评价。在这个学习任务中涉及到了计算思维培养的“问题分解、模式识别、抽象、评估、通过计算机来实现任务”等具体过程，将计算思维融入了教学活动中，让学生在活动中体验用计算思维解决问题的过程和乐趣。

在解决“学生机不能接收到教师机广播”的问题时，引导学生将问题细化分解，学生首先根据教师提供的网络“三要素”来判断为什么连不上教师端，当网线接上后还是不能接收信息，学生通过比较本机与小组中其他正常联网的计算机的设置，分析出IP地址的不同，设置本机IP地址时，小组合作对比观察整个小组的IP地址，从中发现规律，除了IP地址第一位不一样其他都相同，最终解决问题。这个课例通过真实的问题情境的设置，精心设计了计算思维活动，让学生在分析并解决问题的过程中，提高了计算思维。

4.合理的评价计算思维教学效果

（1）我们可以结合利用计算思维解决问题的具体过程，对学生的问题解决方案进行评估，具体有：任务分解的是否容易理解？完整度怎么样，有没有包含所有的问题？解决问题的顺序算法是否高效？画出的思维导图或流程图完整度怎么样？

(2)我们还可以通过分析学生制作的作品来衡量学生的计算思维能力，组织师生通过组内互评等方式对学生作品的完成度进行评价。

(3)测量学生计算思维的一个重要策略就是看学生能够有效的进行迁移，可以通过布置相关的迁移任务来检测，比如让学生修改现有的程序代码，以达到另一种效果等。

总之，培养学生的计算思维是教学的重中之重，教师要根据课标，依据学情，结合教材，把对学生计算思维的培养列入教学目标，通过真实情景的创设，精心设计计算思维活动，合理的评价计算思维的教学效果，推动高中生计算思维的有效提升，培养他们面对复杂情景利用信息技术解决问题的能力，为党育人，为国育才。

参考文献：

[1]谢忠新.关于计算思维进入中小学信息技术教育的思考[J].教与学，2017，(10):38-42.

[2] 基于计算思维培养的高中信息技术课程教学案例设计[D].沈阳：沈阳师范大学硕士学位论文.2018.

[3]于颖，周东岱.基于核心素养的信息技术教材结构设计[J].中国电化教育，2017,(5):19