基于计算思维的高中信息技术课堂教学研究

任云

摘要：信息时代，计算机及网络应用已深度融入社会，改变着人们的学习与生活方式，“计算思维”也从计算机科学领域的一个概念逐渐成为时代公民适应社会发展必备的思维能力。“计算思维”成为高中信息技术学科教学的关注热点，而具有计算思维品质将成为高中生学习能力的新趋势。

关键词：高中；信息技术；核心素养；计算思维

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）20-0101-02

2018年新一轮课改中，高中信息技术课程目标明确了围绕“信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任”四个方面的“核心素养”的培养，“计算思维”的作为核心素养的重要部分首次提出。当下信息技术飞速发展，计算机及网络应用已深度融入社会，改变着人们的学习与生活方式，“计算思维”也从计算机科学领域中的一个概念逐渐成为信息时代的公民适应社会发展必备的思维能力。近年来，培养学生的计算思维成为高中信息技术学科教学的关注热点，而具有计算思维品质也将成为高中生学习能力的新趋势。笔者作为一线教师将结合课堂教学实践案例谈一谈对学生计算思维的培养。

1 计算思维的概述

何为“计算思维”？美国卡内基·梅隆大学周以真教授对计算思维做出了界定，他认为计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。结合以上观点，我认为计算思维的培养主要是让学生在学习过程中利用计算机科学知识帮助，抽象、系统地解决问题的一系列思维活动，从而形成的内在思维品质和能力。

2 目前高中生“计算思维”培养的现状分析

2.1课程目标及教材内容缺乏对计算思维培养的指导意见

2003版课标旨在培养学生对信息的获取、加工、管理、表达与交流的信息素养，十多年过去，这个目标已不能满足新时代学生的需求。对于学生计算思维的培养我认为必须“编程”先行，编程中的算法思想、算法設计对“计算思维”的培养直接而深入。然而目前高中信息技术必修部分仅有一个子章节，2课时左右让学生了解利用编程解决问题的思路， 对于编程学生只能“读”和“看”谈不上“写”和“算”，用“一面之缘”“擦肩而过”这些词语完全可以表达目前高中学生对于信息的编程加工的熟悉程度，远远谈不上具有计算思维的能力。当然2018年新课改后，课程内容中将增加一个重要的模块，数据与数据结构，要求学生学会对生活场景进行抽象，用数据结构表达逻辑关联，学会程序化解决问题的思路，值得期待！

2.2教师对于培养学生计算思维的意识不足

近年来“计算思维”作为新的理念被提出，而在此之前很多高中信息技术教师会认为“计算思维”是高校领域要研究的问题，特别是计算机专业的学生所必须具备的思维能力。这样的误解很容易在高中阶段的教学中忽略学生计算思维的培养，老师们会更关注学生信息技术应用及设计作品的能力，以及学生设计思维的培养，尽管在如平面设计，网页设计、数据处理的课堂中也会渗透一点“计算思维”的训练，但这样的渗透是边缘的。

2.3高中生对计算思维的认识缺乏兴趣

高中学生经历了小学、初中的信息技术学习，已具备基本的信息素养，能够熟练运用一些计算机软件进行日常的信息收集加工表达等活动。目前学生的信息技术水平主要在常规应用操作上，而要他们从平面的感性设计转向抽象的、逻辑的理性思考，通过算法求解问题几乎不能完成甚至缺乏思路。由于缺少计算思维的训练，很多同学不愿意改变所熟悉计算机使用方式，认为编程太难了，有畏难情绪也不想动脑筋。

3 课堂教学中培养学生“计算思维”的策略

由于培养学生的“计算思维”将是未来高中信息技术课堂教学的重点之一，作为一线教师，近两年来，我开始关注在课堂中学生“计算思维”的培养，主要增加了程序设计的学习课时，以案例引导学生学习和思考。下面我结合课堂案例谈谈对于学生计算思维培养的几点想法：

3.1案例教学法贴近生活，激发学生学习兴趣

对“计算思维”的培养，是希望学生能够运用计算机的计算科学思想去解决生活的实际问题，形成一种新的思维能力适应社会发展的需要，像计算机科学家那样思考问题，而不是要求学生人人都能成为程序员会写代码，所以对于零接触的高中生，编程入门的学习内容和难度必须要把握好。兴趣是最好的老师，也是学生学习思考的动力，如果一开始就是语法规则、数据类型这些枯燥的理论学习可能影响学生的学习兴趣，所以以贴近生活、学生熟悉的情景案例引入，学生更容易接受和感兴趣。例如：用vb设计一个“word编辑器”，学生都很熟悉word，字体、字号、颜色、样式，设计这样的小程序，会让学生有一种设计开发者的感觉，迅速从应用思维转换到程序设计思维上，良好的开端会有事半功倍的效果，利用这个小案例让学生对于程序的界面、代码、运行有一个全面的了解。“手机桌面助手”“桌面屏保”“运算器”等这些学生熟悉的问题一个个由计算机程序设计来解决，既增加了学生的兴趣，也收获了成就感，案例教学让学生“玩着学”“学着想”“想着学”潜移默化中提升了计算思维的能力。

3.2坚持循序渐进的学习方法，体验训练计算思维的乐趣

在培养学生的计算思维过程中，坚持由易到难，由简到繁，化难为易、化繁为简，逐步深化思考的过程，使学生系统地掌握计算机科学的思维方式。例如程序的三个基本结构中循环语句是学习的一个难点，这节课我做了这样的设计，如下：

问题一至三，要求逐步提高，学生活动逐步烦琐但思考不足，问题四学生使用的方法和教师给出的循环结构做对比，让学生体会计算机处理问题的优势和计算思维的乐趣。问题五则是引导学生运用科学的计算方法完成图形绘制，从无意识的达成学习目标到有意识地利用计算分析改变路线完成设计，整个过程中学生深刻体验到计算思维的魅力。

3.3 “项目式”推进，提高学生计算思维的能力

“项目式”教学是近年来高中信息技术课程中教学实施中的一种重要方式，基于项目开展教学，将项目任务贯穿几个课堂，能使学生在真实的项目情景中，开展一系列高度相关和连续的学习活动。“项目式”的推进学习，有利于提升学生的计算思维能力，问题的解决不局限于一堂课一种方法，而是运用越来越好的方法去呈现。例如在vb入门时，学生掌握了用随机函数制作一个“幸运抽奖”的程序，可這个程序有漏洞，可以作弊，并且只显示学生的学号。后来介绍timer计时器时，我们将程序改进，变成数字不停滚动，避免了作弊的可能性，再到学习后面引用外部数据时，我们又将程序改进为滚动所有同学的姓名，具体过程如下：

图2的设计过程中还有一个小插曲，一个班级如有47名同学，程序利用两个显示框何将47的个位和十位数分解显示，如何将所有的同学包含在内，这里面数字显示范围是值得思考的。很多同学会认为左框“1-4”，右框“1-7”的范围，错误的设置会让十几位同学不在选取之列，这样的问题在编程学习过程中时常会有，每一次的改进，都促进了学生的思考与分析。图三完成后，同学们在屏幕上看到自己的姓名不断跳跃显示出来，情绪特别高涨，但是面对的新问题是如何解决数据的溢出，项目式创建过程中，每一步都涉及数据分析、算法实现、人机交互等问题，抽象、系统地解决问题过程中很大程度地提升了学生计算思维的能力。

4 结语

由于新课标，新课程还没有正式开展，以上只是笔者结合课堂实践教学关于对高中学生“计算思维”培养的一些粗浅想法，还有诸多不足之处。早在1972年图灵奖得主艾兹格·迪杰斯特拉就提出“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力”，高中学生作为新一代信息公民，具有计算思维品质是大势所趋，在今后的教学实践中我将持续深入的研究。

参考文献：

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