高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

徐 琰

（山東省青島市城陽(yáng)第三高級(jí)中學(xué)，山東青島 266000）

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，計(jì)算思維是指在解決計(jì)算機(jī)科學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中所產(chǎn)生的一系列活動(dòng)，它是信息技術(shù)教學(xué)的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)方向，對(duì)于學(xué)生的社會(huì)性發(fā)展具有重要意義。所以，在高中信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐中，教師要以培養(yǎng)高中生計(jì)算思維為主要目標(biāo)，讓學(xué)生既能掌握基本的算法和編程知識(shí)，也能結(jié)合這些知識(shí)和基本技能，闡釋和解決信息技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，以此達(dá)到提升高中生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和計(jì)算思維的目的，強(qiáng)化計(jì)算技術(shù)教學(xué)的實(shí)用性和實(shí)踐性。

一、高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要意義

以計(jì)算思維作為信息技術(shù)教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，與以往教學(xué)目標(biāo)略有不同，在該目標(biāo)的指引和驅(qū)動(dòng)下，教師會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的課程教學(xué)內(nèi)容、方式等做出調(diào)整和改變，引入具備實(shí)踐性和綜合性特征的教學(xué)內(nèi)容，并指導(dǎo)學(xué)生自主探究和深層分析，在此教學(xué)模式下，高中生也創(chuàng)新了學(xué)習(xí)方法，他們會(huì)積極利用信息化和現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)手段，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐之中，對(duì)信息學(xué)科和現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題展開(kāi)探索和分析，所以他們不僅能夠提升解決問(wèn)題的能力，還能逐漸符合新時(shí)代對(duì)人才的要求，進(jìn)而推動(dòng)學(xué)生的社會(huì)性發(fā)展［1］。除了對(duì)學(xué)生本身的成長(zhǎng)與發(fā)展產(chǎn)生了重要意義之外，以計(jì)算思維為培養(yǎng)目標(biāo)，也優(yōu)化了信息技術(shù)的課程結(jié)構(gòu)，它不再以基礎(chǔ)知識(shí)和技能課程為主，而是增添了實(shí)踐課程和活動(dòng)課程，同時(shí)也豐富了課程內(nèi)容的數(shù)量，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多的選擇，由此可見(jiàn)，將計(jì)算思維作為培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)指標(biāo)，其實(shí)際價(jià)值十分明顯。

二、高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略

（一）合理設(shè)置目標(biāo)，確定培養(yǎng)方向

目標(biāo)的重要性不言而喻，只有具備清晰的目標(biāo)，才能確保后續(xù)教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)的有序展開(kāi)，為了在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)高中生的計(jì)算思維，教師要合理地設(shè)置目標(biāo)，結(jié)合計(jì)算思維的概念、特點(diǎn)等，精心選擇與其相關(guān)的信息技術(shù)課程內(nèi)容，提前預(yù)設(shè)學(xué)生應(yīng)達(dá)成的學(xué)習(xí)效果、具備的思維能力等，并按照目標(biāo)中的具體要素，科學(xué)地組織課程內(nèi)容、安排課堂教學(xué)計(jì)劃［2］。以Python 程序設(shè)計(jì)教學(xué)為例，教師可從學(xué)科知識(shí)、問(wèn)題解決、編程指導(dǎo)、設(shè)計(jì)算法、編寫(xiě)代碼等不同方面設(shè)置培養(yǎng)目標(biāo)，融入培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的理念，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)知識(shí)和技能的過(guò)程中形成計(jì)算思維、增強(qiáng)實(shí)踐能力。同時(shí)，課程目標(biāo)中體現(xiàn)出的培養(yǎng)要求也要契合高中生的思維深度和真實(shí)能力。在設(shè)定目標(biāo)之前，教師要提前利用數(shù)據(jù)化分析等手段，結(jié)合過(guò)往的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)歷，了解高中生的計(jì)算思維能力，在此基礎(chǔ)上設(shè)定目標(biāo)，才能確保目標(biāo)能夠真正與高中生的成長(zhǎng)與發(fā)展需求相吻合。

（二）創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)情境，建立抽象模型

在信息技術(shù)和現(xiàn)代科技高速發(fā)展的社會(huì)背景下，信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)不單單要讓學(xué)生了解和學(xué)習(xí)知識(shí)，也要讓他們認(rèn)識(shí)到知識(shí)與生活之間的關(guān)聯(lián)，并能有意識(shí)地利用所學(xué)知識(shí)解釋、解決實(shí)際問(wèn)題，這與計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)相吻合，也體現(xiàn)出了當(dāng)前信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)的核心要點(diǎn)。為達(dá)成以上目的，教師可以根據(jù)信息技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)情境，以真實(shí)且生動(dòng)的問(wèn)題為載體，激活學(xué)生的認(rèn)知和探索興趣，讓他們凝練出重點(diǎn)知識(shí)、建立起抽象模型，并將抽象模型與具體的生活問(wèn)題對(duì)應(yīng)起來(lái)，在這一過(guò)程中，學(xué)生即可明確抽象化概念與具象化生活問(wèn)題之間的關(guān)聯(lián)。而為了幫助學(xué)生深入理解抽象模型，并能有效地解決模型中的問(wèn)題，教師也要引進(jìn)思維導(dǎo)圖、流程圖、程序圖等類型的可視化工具，引導(dǎo)他們將抽象化的概念和程序轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)潔、具象化的圖形，而后，學(xué)生結(jié)合現(xiàn)實(shí)情境中的實(shí)際問(wèn)題，展開(kāi)一系列的計(jì)算、探討和分析，在這一過(guò)程中尋求問(wèn)題的答案和最優(yōu)結(jié)果。由此，學(xué)生既強(qiáng)化了生活化意識(shí)，也能進(jìn)一步提升計(jì)算思維能力和運(yùn)用知識(shí)的實(shí)踐能力。

（三）借助現(xiàn)代科技，轉(zhuǎn)換思維方式

計(jì)算思維的主要特征是化繁為簡(jiǎn)、化難為易、化抽象為具象，當(dāng)一個(gè)問(wèn)題或者概念過(guò)于抽象時(shí)，學(xué)生若具備計(jì)算思維，便能合理地將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)易的問(wèn)題和要素。而要想培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，首要任務(wù)是轉(zhuǎn)換學(xué)生的思維方式，讓他們具備合理轉(zhuǎn)化問(wèn)題的能力?；诖?，教師可以借助現(xiàn)代化的教學(xué)科技，通過(guò)直觀演示的方式給予學(xué)生自主探究和深度學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，引領(lǐng)他們集中學(xué)習(xí)、反復(fù)練習(xí)編寫(xiě)程序的方法、步驟，并能借助動(dòng)畫(huà)、圖片和微視頻等有效載體，了解程序的具體要素，當(dāng)學(xué)生的直觀思維得以激活后，他們的思維方式自然能夠得以轉(zhuǎn)化，這也有助于培養(yǎng)和強(qiáng)化高中生的計(jì)算思維。當(dāng)結(jié)束直觀演示后，教師要為學(xué)生創(chuàng)造獨(dú)立思考和自主探究的時(shí)空條件，引導(dǎo)學(xué)生回顧教師采用的步驟和方法，展開(kāi)動(dòng)手操作活動(dòng)，著力挖掘和探索出更加多元和便捷的計(jì)算方法，達(dá)成強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算思維的目的。

（四）設(shè)計(jì)編程活動(dòng)，尋求最優(yōu)算法

在人類的發(fā)展歷程中，其認(rèn)知規(guī)律呈現(xiàn)出“實(shí)踐→理論”“現(xiàn)象→本質(zhì)”的規(guī)律和趨勢(shì)，如果單純地研究和學(xué)習(xí)理論知識(shí)，那么這樣的教學(xué)活動(dòng)是沒(méi)有實(shí)際意義和價(jià)值的。從這一視角出發(fā)，為培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維，教師可以依據(jù)課程教學(xué)中的編程模塊，將課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容與課外實(shí)踐探索融合起來(lái)，設(shè)計(jì)編程活動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)編寫(xiě)代碼的方式尋求程序中的最優(yōu)解法。而且，編程活動(dòng)也有助于使學(xué)生的計(jì)算思維更加具體。在編程活動(dòng)的推進(jìn)歷程中，教師應(yīng)要求學(xué)生明晰編程的具體步驟，引導(dǎo)他們提前制訂編程計(jì)劃，將“明確需求”—“分析思路”—“代碼實(shí)現(xiàn)”等步驟體現(xiàn)在編程計(jì)劃之中，并于每一板塊中預(yù)設(shè)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生既能明確問(wèn)題是什么，也能在探索的過(guò)程中尋求解決問(wèn)題的最優(yōu)算法，通過(guò)整個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，學(xué)生的計(jì)算思維會(huì)呈現(xiàn)出階梯式提升的狀態(tài)［3］。

（五）巧設(shè)梯度任務(wù)，激活計(jì)算思維

由于智力水平、學(xué)習(xí)能力等方面存在的差異，一部分學(xué)生解決問(wèn)題時(shí)習(xí)慣于“硬拼”，一部分學(xué)生僅僅停留在問(wèn)題的表面，還有一部分學(xué)生傾向于探索問(wèn)題的最佳解決辦法，在教學(xué)中，若教師忽視這種差異性，對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)和課程的發(fā)展都無(wú)益處。因此，教師要尊重學(xué)生之間的差異，巧妙地設(shè)計(jì)和發(fā)布梯度式的學(xué)習(xí)任務(wù)，為學(xué)生提供階梯式遞進(jìn)的算法、編程方面的學(xué)習(xí)材料，契合每一個(gè)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力和成長(zhǎng)需求，讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和技能、鞏固知識(shí)以及創(chuàng)新性運(yùn)用知識(shí)的遞進(jìn)式思維過(guò)程中，形成計(jì)算思維、增強(qiáng)實(shí)踐能力，進(jìn)而推動(dòng)高中生的群體性發(fā)展，這樣才符合新課標(biāo)以及社會(huì)對(duì)人才的要求。

（六）引進(jìn)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目，推動(dòng)深度探究

高中信息技術(shù)學(xué)科與項(xiàng)目化教學(xué)理念的融合是推動(dòng)學(xué)生深度探究、培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要途徑，當(dāng)學(xué)生能夠?qū)W(xué)科知識(shí)和技能巧妙地運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)生活中，他們的計(jì)算思維也能得以形成和增強(qiáng)。在課程教學(xué)實(shí)踐中，教師要引進(jìn)驅(qū)動(dòng)性的項(xiàng)目，讓學(xué)生在項(xiàng)目探索中將學(xué)科知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題關(guān)聯(lián)起來(lái)，以此創(chuàng)新教學(xué)形式，推動(dòng)學(xué)生展開(kāi)深度探究。

1.以熱點(diǎn)話題為載體設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目。高中生是一個(gè)緊跟時(shí)事、追求流行的新時(shí)代群體，他們對(duì)于新鮮事物的熱情十分高漲，如果教師能夠在教學(xué)中引入一些熱點(diǎn)話題，那么他們參與項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)、展開(kāi)深度探究的積極性也能有所加強(qiáng)。針對(duì)高中生的這一特性，教師可以立足于高中生的視域，從他們感興趣的時(shí)事熱點(diǎn)、流行事物中，選擇一個(gè)具有代表性的話題，如“某抖音UP 主粉絲數(shù)量變化趨勢(shì)的算法分析”等，以高中生熟悉的抖音短視頻作為切入點(diǎn)，從初始階段便吸引學(xué)生的注意力。當(dāng)學(xué)生的注意力愈加集中時(shí)，教師宣布項(xiàng)目化學(xué)習(xí)計(jì)劃，將學(xué)生組建成不同的項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組，讓他們結(jié)合信息技術(shù)學(xué)科的算法等方面的知識(shí)，搜集和整合數(shù)據(jù)信息，借助算法公式和其他統(tǒng)計(jì)手段，探究數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律、明確其本質(zhì)，并在項(xiàng)目小組中展開(kāi)辯證性的討論和解析，共同得出最終的結(jié)論。在這一過(guò)程中，學(xué)生在熱點(diǎn)話題的引領(lǐng)下，產(chǎn)生了項(xiàng)目化探究的興趣，也能利用信息技術(shù)知識(shí)和技能，開(kāi)啟深度探究活動(dòng)。而針對(duì)熱點(diǎn)話題的信息技術(shù)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師也要組織小組匯報(bào)活動(dòng)，讓他們結(jié)合真實(shí)經(jīng)歷、算法結(jié)果等多個(gè)要素，闡釋本組的觀點(diǎn)和想法，在此過(guò)程中，學(xué)生的計(jì)算思維便可不斷增強(qiáng)。

2.以日常生活為素材設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目。除了熱點(diǎn)話題之外，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)還可以聚焦于高中生的日常生活，從與他們衣食住行息息相關(guān)的事件中，提煉出探究性和實(shí)踐性的問(wèn)題，將其作為項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的選題，讓各個(gè)項(xiàng)目小組第一時(shí)間了解選題的要點(diǎn)，并集中撰寫(xiě)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)，針對(duì)實(shí)地調(diào)研、數(shù)據(jù)搜集、整理和統(tǒng)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行預(yù)設(shè)和提前分析，針對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題制作出不同的預(yù)案，在此基礎(chǔ)上，以日常生活為素材的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)便具備了基本的框架［4］。隨后，教師要求學(xué)生正式開(kāi)啟項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)性的項(xiàng)目為載體，讓他們調(diào)研居民用水量、早高峰和晚高峰某一路段的車流量、某一超市一個(gè)月以來(lái)菜價(jià)的變化幅度等，在小組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，各成員密切配合，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析、篩選、歸納、總結(jié)等多個(gè)流程后，利用計(jì)算機(jī)的算法程序、統(tǒng)計(jì)表等，計(jì)算出最終的數(shù)據(jù)和結(jié)論，從而為交通管理、市場(chǎng)價(jià)格監(jiān)管等部門(mén)提供可行性的意見(jiàn)和建議，借助信息技術(shù)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，為解決實(shí)際問(wèn)題建言獻(xiàn)策。

（七）開(kāi)發(fā)算法游戲，深化計(jì)算思維

縱觀傳統(tǒng)高中信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)，部分課堂中存在學(xué)生參與性不強(qiáng)、思維不夠活躍的情況，他們的計(jì)算思維仍然停留在淺層階段，難以將其轉(zhuǎn)化為解決問(wèn)題的能力和信息素養(yǎng)，這樣自然無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期中的培養(yǎng)目標(biāo)。隨著信息技術(shù)改革進(jìn)程的推進(jìn)，教師要擺脫傳統(tǒng)教學(xué)思想和理念的束縛，以高中生的內(nèi)心需求為依據(jù)，開(kāi)發(fā)趣味化的算法游戲，突破學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程的刻板印象，讓學(xué)生感受到信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中暗含的本質(zhì)和規(guī)律，并通過(guò)“我來(lái)解解看”“我來(lái)算一算”等算法游戲，將所學(xué)的基礎(chǔ)算法知識(shí)應(yīng)用于游戲活動(dòng)中，讓他們能夠?qū)?shù)字化的技術(shù)和手段與模擬化的情境融為一體，此種方式既能改變傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生參與性不強(qiáng)、思維不活躍的情況，還能進(jìn)一步深化他們的計(jì)算思維，讓他們真正達(dá)到學(xué)以致用的目的。而且，為了加強(qiáng)游戲的趣味性，教師也可以融合競(jìng)技性的教育理念，將學(xué)生合理地劃分為不同的游戲競(jìng)賽小組，給予他們同樣的游戲模型，讓他們互相比拼算法的速度、準(zhǔn)確性，并能在小組商議、共同探究的過(guò)程中加深計(jì)算思維。與此同時(shí)，教師也要為游戲競(jìng)賽配備專門(mén)的獎(jiǎng)勵(lì)措施，人為地增加游戲的趣味性和驅(qū)動(dòng)性，使得學(xué)生能夠在物質(zhì)和精神獎(jiǎng)勵(lì)的雙重加持下自愿地參與比賽，并能在游戲中有效地運(yùn)用算法知識(shí)、解決實(shí)際問(wèn)題，至此，信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)即可達(dá)成深化學(xué)生計(jì)算思維的目的。

（八）應(yīng)用多元評(píng)價(jià)，考查培養(yǎng)成果

在高中信息技術(shù)的學(xué)科教學(xué)中，要想實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)計(jì)算思維的目標(biāo)，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)情況，評(píng)價(jià)的內(nèi)容和方式也十分重要。教師要應(yīng)用多元化的評(píng)價(jià)方法和技巧衡量學(xué)生的計(jì)算思維水平，考查他們?cè)谡n堂學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中取得的實(shí)際成果，明確他們是否具備解決問(wèn)題的意識(shí)和能力，從而在日后的教學(xué)中有針對(duì)性地調(diào)整教學(xué)和培養(yǎng)對(duì)策。而從目前的教學(xué)實(shí)況來(lái)說(shuō)，教師可以采用量化評(píng)價(jià)和質(zhì)性評(píng)價(jià)兩種方式，通過(guò)問(wèn)卷和試題等展開(kāi)量化評(píng)價(jià)，依據(jù)學(xué)生的測(cè)試和調(diào)查結(jié)果，以最終的分?jǐn)?shù)為參考依據(jù)，明確學(xué)生的計(jì)算思維的形成與發(fā)展情況。而后，以思維量表為載體，系統(tǒng)化地評(píng)估學(xué)生的計(jì)算思維能力，最大程度上刨除其他因素的干擾，初步了解高中生在信息技術(shù)學(xué)科的學(xué)習(xí)實(shí)況。此外，教師也要采取質(zhì)、量結(jié)合的評(píng)價(jià)方式，同步使用兩種評(píng)價(jià)方式，將隨機(jī)測(cè)試、問(wèn)卷調(diào)查、思維量表以及面對(duì)面訪談等多種形式融為一體，對(duì)學(xué)生展開(kāi)全方位、多角度的評(píng)估和考查，找準(zhǔn)學(xué)生的思維薄弱點(diǎn)，將其作為后續(xù)教學(xué)和培養(yǎng)工作的重點(diǎn)。而且，無(wú)論是量化還是質(zhì)性評(píng)價(jià)，教師都要將其貫穿于信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)的始終，這樣方可了解學(xué)生的思維成長(zhǎng)歷程，也有助于推動(dòng)學(xué)科教學(xué)的發(fā)展。

三、結(jié)語(yǔ)

從實(shí)踐中可以看出，計(jì)算思維對(duì)于學(xué)生的成長(zhǎng)與發(fā)展意義重大，在信息技術(shù)教學(xué)中，教師通過(guò)合理設(shè)置目標(biāo)、創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)情境、借助現(xiàn)代科技、設(shè)計(jì)編程活動(dòng)、巧設(shè)梯度任務(wù)、引進(jìn)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目等策略和手段，將培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維作為重要目標(biāo)和教學(xué)方向，重點(diǎn)突破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教學(xué)模式中的弊端和不足，為學(xué)生搭建實(shí)踐和探究的平臺(tái)，讓他們能夠?qū)⒄n堂中所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、技能等，運(yùn)用于解決問(wèn)題的過(guò)程中，并將這些知識(shí)和技能轉(zhuǎn)化為個(gè)人的能力和修養(yǎng)。