高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計算思維的培養(yǎng)

福建省漳州市漳浦縣教師進修學(xué)校 陳忠民

高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計算思維的培養(yǎng)，在于通過信息技術(shù)的算法與程序的設(shè)計，有針對性地培養(yǎng)和提升學(xué)生的計算思維能力，才能在學(xué)生具備一定的操作能力后，使其綜合能力和綜合素質(zhì)得到共同提高。因此，為了讓學(xué)生牢固地掌握信息技術(shù)知識與技能，一方面，需要強化學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力與意識；另一方面，也要促使學(xué)生形成良好的計算思維，才能切實解決相對應(yīng)的問題。所以教師在轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念后，以計算思維培養(yǎng)為出發(fā)點，全方位訓(xùn)練并鞏固學(xué)生信息技術(shù)能力與創(chuàng)新思維能力，從而為提高學(xué)生計算思維水平打下堅實基礎(chǔ)。

一、高中信息技術(shù)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的意義

計算思維主要是通過自動化及抽象化的思維能力，運用科學(xué)的計算方式解答問題，以及通過系統(tǒng)化的設(shè)計進行理解與感受。所以在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生計算思維，有助于學(xué)生更好地適應(yīng)信息化的學(xué)習(xí)和生活，逐漸學(xué)會應(yīng)用科學(xué)的計算思維方式，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。同時，在學(xué)生計算思維逐漸成熟的過程中，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力，是學(xué)生合理利用信息技術(shù)相關(guān)理論與知識的前提，更是提升學(xué)生創(chuàng)造能力與創(chuàng)新思維的依據(jù)，以此才能在抽象的多個層次上進行深入思考，真正達到建立與強化高中學(xué)生計算思維的目的。

二、高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計算思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀

在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中，以信息技術(shù)基礎(chǔ)知識的引導(dǎo)與實踐探究，有意識培養(yǎng)學(xué)生計算思維，體現(xiàn)在針對具體的問題進行分析與解決，以及創(chuàng)新優(yōu)化自身學(xué)習(xí)的方式，才能幫助學(xué)生提高綜合能力和綜合素質(zhì)。在信息技術(shù)課程教學(xué)中，調(diào)查分析學(xué)生對于課程學(xué)習(xí)的態(tài)度，可以發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生計算思維不足，主要由于學(xué)生對于信息技術(shù)計算思維認識存在偏差，以及缺乏主動接觸信息技術(shù)知識與實踐探究的積極性，造成學(xué)生在高中信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)中，自身的信息技術(shù)基礎(chǔ)知識掌握不牢固，其應(yīng)用信息技術(shù)解決問題的思維得不到有效培養(yǎng)，也就無法有效提升學(xué)生計算思維及利用計算思維指導(dǎo)實際的學(xué)習(xí)活動。所以高中信息技術(shù)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維，既需要結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)特點與信息技術(shù)課程教學(xué)的特征為基礎(chǔ)，針對學(xué)生綜合學(xué)習(xí)水平及全面素質(zhì)提升進行分析及探究，也要采取科學(xué)有效的教學(xué)引導(dǎo)方式，全方位對學(xué)生計算思維進行培養(yǎng)，為促進學(xué)生學(xué)習(xí)的可持續(xù)性發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

三、高中信息技術(shù)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要作用

（一）提升高中信息技術(shù)課程的教育價值

在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中，強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)相關(guān)的理論與知識是教學(xué)的基礎(chǔ)，側(cè)重學(xué)生實際應(yīng)用理論知識進行實踐和運用是重點，以此才能從單一的理論知識講授轉(zhuǎn)向注重實踐應(yīng)用的引導(dǎo)。所以培養(yǎng)學(xué)生計算思維作為高中信息技術(shù)課程中的重要內(nèi)容，只有當(dāng)學(xué)生形成一定的思維認知和解決問題的能力，才能充分利用信息技術(shù)理論知識，針對問題進行深入的分析與探究，以及探尋出解決問題的合理方案，才能體現(xiàn)出高中信息技術(shù)課程的教育價值，為培養(yǎng)學(xué)生計算思維、提升學(xué)生計算能力、強化學(xué)生信息素養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

（二）落實高中信息技術(shù)課程的改革目標

隨著信息技術(shù)課程的完善與發(fā)展，對于學(xué)生信息技術(shù)能力與計算思維培養(yǎng)形成的高度重視，主要體現(xiàn)在高中信息技術(shù)課程改革工作中，將教學(xué)的重心轉(zhuǎn)移到理論知識的應(yīng)用與思維方式的鍛煉，以此才能突顯出計算思維是人的主體行為理解，并不是計算機的思維方式。因此，落實高中信息技術(shù)課程的改革目標，以培養(yǎng)計算思維的理念指導(dǎo)實際教學(xué)活動，側(cè)重于學(xué)生計算思維意識的發(fā)展與成長，才能持續(xù)推進高中信息技術(shù)課堂教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

（三）強化高中生解決實際問題的能力

通過學(xué)生對信息技術(shù)理論知識的了解與運用，以及自身計算思維能力的不斷提升，有助于學(xué)生在對信息技術(shù)知識進行全面的認識和應(yīng)用時，真正形成針對問題進行有效解決的計算思維，并且?guī)ьI(lǐng)學(xué)生向解決問題的方案制定與設(shè)計的身份轉(zhuǎn)變，才能真正體現(xiàn)出學(xué)生具備解決實際問題的價值。所以在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中，學(xué)生對于信息技術(shù)形成更深的認知和了解，才會對實際問題形成多層次的分析與理解，最終探尋出多種多樣的解決方案與方式。

四、高中信息技術(shù)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的途徑

（一）革新教學(xué)觀念

教學(xué)觀念作為高中信息技術(shù)教學(xué)活動的重要指導(dǎo)，以及有意識、有目的滲透計算思維培養(yǎng)方式的依據(jù)，高中信息技術(shù)教師既要關(guān)注學(xué)生知識技能的培養(yǎng)，也要重視學(xué)生思維能力的發(fā)展，才能在培養(yǎng)學(xué)生計算思維的同時，完善課堂教學(xué)體系，進一步提升計算思維培養(yǎng)的有效性。因此，高中信息技術(shù)教師在革新教學(xué)觀念時，以豐富多樣的教學(xué)方式開展課堂教學(xué)工作，認識到計算思維對學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展與成長的重要性，有助于在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，帶領(lǐng)學(xué)生探索無限的信息技術(shù)知識空間，確保學(xué)生自身綜合能力和思維能力得到共同提高。

例如，在教學(xué)粵教版高中信息技術(shù)“Python的運算符與表達式”時，為了讓學(xué)生了解Python程序設(shè)計語言的特點，以及掌握Python的運算符與表達式，教師在革新教學(xué)觀念的同時，應(yīng)當(dāng)圍繞算術(shù)運算符與算術(shù)表達式的示例向?qū)W生進行展示，使學(xué)生在了解算術(shù)運算符及其含義時，深入探究算術(shù)運算符連接的表達式。比如，教師將符號“*”“/”“%”“**”“//”及與之相對應(yīng)的含義——乘、除、求余、冪運算、整除呈現(xiàn)在學(xué)生面前，就可以提出相關(guān)的問題訓(xùn)練學(xué)生的思維。如，7%3=1表示7除以3的余數(shù)，即1；“10**20”表示10的20次方，即1020。這種由算術(shù)運算符連接的表達式稱為算術(shù)表達式。再例如，“a+3*c”“（x+y）*n-7”等問題的呈現(xiàn)，讓學(xué)生結(jié)合算術(shù)運算符及其含義進行計算時，就是為了讓學(xué)生通過邏輯運算符與邏輯表達式的方式，有針對性地算出相關(guān)的結(jié)果。同時，在關(guān)系運算符與關(guān)系表達式中，通過賦值運算的優(yōu)先級，按照運算符優(yōu)先級從高到低依次排列，有助于學(xué)生在掌握語言程序設(shè)計的基礎(chǔ)后，為后續(xù)Python的函數(shù)計算打下堅實的基礎(chǔ)。這樣一來，教師以基礎(chǔ)知識內(nèi)容的講解側(cè)重于信息技術(shù)基礎(chǔ)知識作為教學(xué)實踐的基礎(chǔ)，以及在重視學(xué)生計算思維培養(yǎng)的升華方面，主要是轉(zhuǎn)向?qū)W生實際應(yīng)用知識解決問題，才能不斷強化學(xué)生的計算思維，加深學(xué)生對信息技術(shù)理論知識的認知。以信息技術(shù)理論知識運用的具體方式，將抽象的知識內(nèi)容與原理形象化，不僅能夠滲透出信息技術(shù)計算思維的不同方式，也能讓學(xué)生在體驗信息技術(shù)計算思維的同時，更加重視信息技術(shù)知識的學(xué)習(xí)與探究，從而學(xué)會運用這種思維分析問題和解決問題。

（二）聯(lián)系生活實際

在高中信息技術(shù)課程教學(xué)中，聯(lián)系生活實際提高計算思維的應(yīng)用價值，主要是將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的實際生活聯(lián)系在一起，以此貼合學(xué)生生活實際，展現(xiàn)計算思維的重要作用，才能不斷強化與鞏固學(xué)生的知識技能。與此同時，當(dāng)學(xué)生認識到計算思維在生活實際中的應(yīng)用價值，不僅能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識技能的積極性，還能有效延伸與拓展學(xué)生的計算思維意識。因此，將生活化的教學(xué)內(nèi)容與知識技能的學(xué)習(xí)和實踐結(jié)合在一起，將會在實踐中不斷強化學(xué)生的計算思維，在鞏固練習(xí)中提升學(xué)生對信息技術(shù)理論知識的探究熱情，進而構(gòu)建計算思維實踐鍛煉的教育體系。

例如，在教學(xué)粵教版高中信息技術(shù)“系統(tǒng)功能的實現(xiàn)”時，為了讓學(xué)生應(yīng)用Access數(shù)據(jù)庫所提供的基本向?qū)А⒃O(shè)計視圖、多種控件等，掌握快速創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的一般步驟和方法，教師既要在突出學(xué)習(xí)重點的同時聯(lián)系生活實際，讓學(xué)生針對相關(guān)功能的實現(xiàn)方法進行討論與設(shè)計，也要使學(xué)生在實際操作的過程中，全面深入地探究思考，以培養(yǎng)學(xué)生計算思維。所以教師選擇貼合學(xué)生學(xué)習(xí)生活的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案，引入課堂實踐練習(xí)，有助于學(xué)生針對所要開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)進行設(shè)計，并對功能進行一定的細化和整理，才能通過各個功能模板的計算思維與方式，進一步讓學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計的方法，以及提升動手實際操作的興趣。以高中信息技術(shù)大賽數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊的設(shè)計為例，讓學(xué)生基于軟件工程的開發(fā)過程與思想，針對如何防止非法用戶進入系統(tǒng)，并增加密碼驗證功能的設(shè)計進行全面分析。主要是通過在用戶登錄階段，以全新的計算思維構(gòu)建用戶信息錄入的模塊，重新構(gòu)建用戶名及密碼驗證功能，促使學(xué)生在實踐操作的過程中，歸納出密碼驗證功能極容易出錯的難點問題，才能對密碼驗證功能模塊中存在的問題，有針對性地修改功能屬性，設(shè)置控件的屬性，從而達到安全與保密系統(tǒng)技術(shù)可行性的分析與開發(fā)。

（三）創(chuàng)新教學(xué)方法

高中信息技術(shù)計算思維的培養(yǎng)，主要是讓學(xué)生具備一種特殊的思維方法，在研究與處理具體問題的過程中，充分運用已學(xué)習(xí)到的信息技術(shù)知識，找到問題研究和解決的突破口，最后實現(xiàn)靈活運用專業(yè)知識和能力解決問題的目標。因此，要創(chuàng)新教學(xué)方法，豐富計算思維培養(yǎng)的形式，以及讓學(xué)生在學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用信息技術(shù)知識的過程中，深入探究信息技術(shù)知識的多種應(yīng)用方式。所以圍繞問題解決的這種方式，訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新思維和邏輯思維，主要是以多計算思維實際解決問題作為出發(fā)點，促使學(xué)生在具體的問題情境中，不僅需要對問題進行深層次的分析，也要探尋出有效分析與解決問題的方式，最終在總結(jié)與歸納問題的本質(zhì)時，提高學(xué)生解決問題的能力，進一步深化學(xué)生對信息技術(shù)理論知識的理解與掌握。

例如，在教學(xué)粵教版高中信息技術(shù)“數(shù)據(jù)的排序和篩選”時，為了讓學(xué)生體驗和感受數(shù)據(jù)庫技術(shù)的功能和作用，以及通過Access平臺鞏固數(shù)據(jù)庫基本原理和技術(shù)，教師可以通過問題導(dǎo)入的方式，以問題作為教育引導(dǎo)的核心內(nèi)容，考查學(xué)生掌握信息技術(shù)操作基礎(chǔ)和分析問題的能力。比如，教師在課前準備工作中，將存在不同類型問題的Access練習(xí)文件呈現(xiàn)在學(xué)生面前，通過學(xué)生分析數(shù)據(jù)信息的過程，進一步考查學(xué)生對在Access中進行篩選和排序的基本操作的掌握。如高三學(xué)生體質(zhì)健康表中的各個數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，結(jié)合相對應(yīng)的運動消耗熱量表與食物營養(yǎng)健康表的呈現(xiàn)，讓學(xué)生就如何控制體重的問題進行數(shù)據(jù)的分析與計算，主要側(cè)重以問題啟發(fā)的方式活躍學(xué)生的計算思維。其中有的學(xué)生在結(jié)合相關(guān)的表格信息進行共同的歸納與分析時，將無效的信息進行有效的剔除，主要是通過數(shù)據(jù)排序的方式來實現(xiàn)，最后將有效的數(shù)據(jù)信息進行排列展示。如挑選身體偏瘦的同學(xué)的數(shù)據(jù)信息進行分析時，可以借助有序排列出的食物營養(yǎng)健康信息，給予飲食方面的相關(guān)建議；而針對身體偏胖且很少進行體育鍛煉的同學(xué)，則可以借助運動消耗熱量信息與食物營養(yǎng)健康信息的相互結(jié)合，歸納出有助于學(xué)生健康飲食與體育鍛煉方面的建議，才能切實幫助不同健康體質(zhì)的學(xué)生解決問題。通過這種培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的方式，讓學(xué)生在自主探究問題的過程中，借助相對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息排序和篩選技能技術(shù)，輕松分析問題并解決問題，才能規(guī)范、高效地管理數(shù)據(jù)，從而提升學(xué)生的科研能力與計算思維。

總之，高中信息技術(shù)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維，主要在于優(yōu)化整合教學(xué)資源，創(chuàng)新調(diào)整教學(xué)方式，才能在滲透計算思維教學(xué)的方式方法時，優(yōu)化學(xué)生對計算思維的認識，以及提高學(xué)生運用知識解決實際問題的能力，進而為促進學(xué)生學(xué)習(xí)全面發(fā)展與成長奠定基石。