中学生信息技术思维进阶的十条路径*

车艳慧 （山东省淄博市淄川区般阳中学）

数字素养是使用数字技术、通讯工具或网络来评估、使用和创建信息的能力，在数字环境中有效执行任务的能力，通过数字操纵再现数据和图像的能力以及能评估和应用从数字环境中获得新知识的能力。2017版《普通高中信息技术课程标准》和2022版《义务教育信息科技课程标准》把培养学生信息技术思维作为课程目标，让学生能够用信息科技的思维方法对问题进行分析并制定解决方案，让学生有意识地以信息技术手段解决生活中实际遇到的问题并进行进一步地迁移形成数字素养。

一、培养信息思维能力面临的教学困惑

信息思维培养的信息技术课堂值得我们思考的现象和存在的问题需要深入研究并找到解决方案。第一，信息技术的操作性和灵活性让一些相对保守的学生感到普遍困难和无所适从，特别是尚未建立起信息技术思维框架的学生对新知识的理解能力普遍偏弱，无法有效进行知识迁移。第二，学生对教师精心设计的情境或者探究任务并不感兴趣以至于无法投入课堂中，而是满足于按照说明书式的步骤一步步地进行模仿复制操作步骤，难以形成独立思考和知识运用的能力。第三，学生好高骛远，只满足于应用技术及智能化的操作手段，而对技术背后的知识不屑一顾，无法洞悉知识背后的联系与递进关系，不能形成阶梯式的思维模式。

经过实际调查分析发现这些现象透露出来的问题，其实是由以下几类教学困境引起的：

（一）信息思维培养与教学内容衔接的困境

受惯性思维影响的教师，认为学生的信息思维培养只存在于程序教学中，且把计算思维与信息思维相提并论，一提到培养思维就认为是程序教学才能体现，进而又落入了讲解语法规则、背诵函数、编写代码一系列的程序培训教学中。然而学生作为整体知识架构不够完善的个体，枯燥难懂的程序基础知识让其疲于应付，甚至扼杀了学生对信息技术课堂的兴趣。

（二）信息思维培养深度与教学实际评价的困境

思维能力评价是教学评价中不好量化和把握的一个难点，课标中也未对思维培养的深度进行具体量化，教师依据课标中的描述来进行思维培养，感觉没有尺度，也没有一个标准可依。高阶思维的培养演进过程也并不是线性的可以量化，所以教师对信息思维培养的理解和把握不统一，感觉实施起来有难度。本身思维培养的过程是一个渐进式连续的过程，但历来功利化的教学使我们总希望能够一蹴而就达成统一，这也是我们教学中普遍存在的困境。

（三）信息思维培养模式与教学方法革新的困境

知识讲授型的教学方法一直以来是信息技术课堂的主流教学模式，且教师已经用得得心应手。正常根据学情来说，学生阶段对信息技术软硬件知识掌握有限，学生对操作层面的学习兴趣更加浓厚，动手意愿相对更足。纯理念模式或者思维方式的讲解比如算法讲解可能让学生很难融入授课内容当中，课堂气氛相当沉闷，学生学习成就感和习得感不足。又因为没有升学考试的外在压力负担容易导致学生破罐破摔心理，不利于学生发展数字素养。

二、培养信息思维能力的可行性策略

信息思维有许多学科特征，从通过信息技术课程培养学生信息思维能力的角度，可以从以下四个模块进行：问题分解：在明确问题的目标与条件下把问题进行拆分成更小的问题形成具有相对独立功能的子问题，如果分解的问题比较复杂就继续细化拆分；模式分析：对拆分后的问题进行模式分析，找出各部分之间的异同进行分类、表征事物的特征或性状，利用我们已有的经验、模式去认识事物并进行归纳总结，为后续问题的解决提供前期基础；思维抽象：探究模式背后的一般规律，进行符号化数学化描述，把现实问题层层分解构建成计算机可以处理的数学模型；信息处理：针对相似的或有规律的问题，利用信息技术手段设计出可以逐步解决的方案，发挥计算机的自动化、系统化特性解决问题。

从信息思维这些特征可以看出培养信息思维的教育模式，是要培养学生发现和洞察事物背后所存在的共性规律性的教育模式；是培养学生对问题进行解构剖析并且进行归纳总结的教育；是培养学生学习建构模型寻找易被计算机解决的方案的教育。当学生具备了信息素养之后能够面对未知、模糊、复杂或开放的问题，知道从哪里开始、知道如何系统分析、知道用计算机解决问题的方法和步骤，提升学生学习和解决问题的能力和自信心。

就信息技术课堂教学而论，培养学生的信息思维，就是要帮助学生搭建现实问题与用信息技术解决问题之间的思维连接。

（一）充分挖掘教学内容中的信息思维教育点

通过科学有效的手段对教学内容进行信息思维特征的分析，可以从中体会到信息技术学科教学中的内容完全可以承载信息思维培养的重任。虽然算法与程序设计的教学，在信息思维的培养过程中占据重要地位是一个不错的信息思维培养载体，但并不是全部，信息课堂中的教学内容都可以承载信息思维。在教学过程中要对这些内容进行深入挖掘，设计出适合学生思维培养的切入点有意识地引导学术的思维发展，创造新的教育契机。

在研究性学习中，通过广泛地调查可以获取人们对热点新闻的看法。教师除了可以利用传统的访谈法、调查问卷等，还可以利用信息手段中的网络问卷、大数据搜索、大数据平台进行数据的收集与整理，这样汇集起来的数据，让学术通过信息手段进行分析整理研究最终形成分析结论，发挥信息技术便捷、精准、高效的特点洞悉数据背后的规律，这就是信息思维的一种整体体现和运用。在进行项目式学习时完全可以引导学生的思维跃升。

（二）充分挖掘现实问题中的信息思维教学点

人们总是在自己经历过的事情或者已经见过的事务上容易做到触类旁通，教师在教学中要善于把握学情抓住学生在现实生活中经常遇到的问题，与计算机之间建立联系，帮助学生构建思维连接，实现知识迁移达到经验旁通，协助学生利用信息技术思维理解从现实问题的分解到用计算机解决问题的过程和方法。

在学习网络拓扑结构、TCP/IP的工作原理、计算机组成等内容时，可以用以下形式建立联系：

概念择结构( if…else)P/IP协议类比选游戏中任务完成提示TC邮局收发邮件变量存储单元 储物柜中的储物格内存和硬盘 操作间和仓库

（三）信息思维培养的深度与时机把握要适应学生的认知水平

信息思维教育的深度如何把握是教学中的一个难题，能够主动运用信息技术去解决问题是一个重要的衡量尺度。教师可以引导学生用编程画词云图的方式得出结论，这种数据处理和分析是符合解题逻辑的。通过Python中的字符串、列表以及对列表的数据统计等编程实现，体现了问题分解、抽象、模式识别等信息思维的特征。主动应用信息机制解决问题的方式是信息思维的深刻体现。

信息思维的培养要建立在一定的运用信息技术知识能力与技能的基础之上，思维不会因为发展就会产生而是要有一定的知识基础。如果学生的整体信息素养达不到思维培养的起点，那么教师一味地强调思考只能是让学生停留在比较低级的水平之上无法进步。因为思维不可能凭空产生只能是在解决问题思考问题中潜移默化地产生，所以坚持问题导向情境有助于学生的思维进阶。教师可以根据学生的理解能力和认知水平，适度调整教学深度、难度和顺序，创造时机，因材施教。例如：程序教学中寻找算法案例，应当尽量从学生已有认知中，寻找先让学生利用算法对已经认知的部分案例进行算法描述等。学生熟悉了算法的描述方式并具有了一定的算法思维后再让学生接触一些经典算法，如若不然则学生本身理解算法就已经占据了课堂的大部分时间，无法实现有效教学。

（四）变被动思考为自主探究，发展学生的抽象思维

学生本身的思维应该是活跃的、离散的、不确定的，如果教师过多地对学生进行干预，使学生被动地去完成规定动作规定操作，每节课被动地完成任务为目的，那么学生会出现思维定式、操作公式化、解决问题程式化，逐渐失去自我思考能力，进而丧失自我领悟、知识迁移能力，最终失去思维发展的机会逐步成为工具人。思维发展的课堂应该是充满未知、充满提问、充满思考充满生机的课堂，教师、学生、课本、机器应该能够形成一个互相作用的教学生态，学生在这个教学生态中可以通过自主学习、合作探究找到适合自己的学习路径生成自己的学科思维。

（五）从简到繁培养思考习惯，发展学生的逻辑思维

信息技术的学习非常注重教材，注重阶段性学习。不同年级教材中的教学内容从易到难，符合学生的思维发展规律，还能够培养学生以具有逻辑性的思维方式来思考问题。在教学过程中，教师要注重为学生提供逻辑思维架构，帮助学生逐渐形成逻辑思维，培养学生良好的思维习惯。

（六）从点到面，发展学生的发散思维

通过多角度思考同一问题找出多角度解决问题的方法之间的关系与优劣，让学生以不同视角、不同维度进行问题思考，培养学生的思维敏捷性和灵活性，诱导学生思维发散，培养学生发散思维能力。如文本信息表达中对于信息作品的美化，可以是文本排版修饰、背景色调选择、字体字号设计、字体颜色搭配等等，从美化这一点发散出若干个解决问题的方面。

（七）多情境创设，发展学生的归纳思维

1.立足生活实际问题情境—让学生从具象思维入手。现如今学生基本是一路伴随着信息科技发展而成长起来的，在生活实际中本身会遇到很多信息方面的问题和困惑，教学中可以再现这些问题情境，让学生感同身受有解决问题的欲望和动力，也使学生能够根据日常生活中的具体情况快速进入探究活动之中，从而使学生从具象思维向探究思维进阶。例如：讲解密码安全问题时让学生讨论在实际中有无被盗密码的经历，如果要保护密码应该如何入手。

2.类比式导入—让学生从经验思维入手。信息技术中抽象内容较多，很多内容学生在实际生活中接触并不多，而如果从基础讲起则不是课堂容量所能够承受的，因此利用学生现有的知识储备让学生从已有的知识框架入手，进入抽象概念是信息技术很好的教学方式。

3.游戏化导入—让学生从体验思维入手。通过游戏化情境进行导入，既能够激发学生好奇、好动的天性，又能够让学生通过体验游戏接触一定的信息思维方式，例如：在讲解“热土豆”算法问题时，让学生先来表演一下游戏中分土豆的过程，学生在体验中理解算法，使学生的思维从体验思维跃升为抽象思维。

（八）高质量问题驱动，发展学生的探究性思维

优质的问题设计能够引导学生的思维，是实现思维进阶的关键要素。创设课堂设问点燃学生的思维方式，使课堂充满趣味、挑战性，让学生在探索中实现对信息技术的了解和掌握，学会科学有效的探究方法和思维方式。

（九）注重思辨性培养，发展学生的批判性思维

信息技术是一门飞速发展的学科，很多的理论技术并不是绝对一成不变的，所以发展学生的质疑精神批判精神，是保证学生将来能够进行独立思考创新思维的关键。在信息思维的培养过程中要让学生保持审慎的态度和精神，主动发表自己的观点、意见，基于现有的数据、知识启发思维，主动探索在申辩中对问题形成清晰地认识和判断能力。信息技术的飞速发展出现了很多的伦理真空、法律真空、道德真空，这些在信息技术课堂中时有体现。引导学生运用审辨思维的眼光来分析问题、看待问题，无疑会让学生形成良好的世界观、人生观、价值观，增进学生更准确地把握数据时代的道德意识、法律意识。例如：经典程序算法斐波那契数列的求解，可以通过递推算法来实现数列的求解，也可以通过递归算法来实现数列的求解，甚至还可以通过电子表格软件的自动填充来进行求解。这就要求学生用审辨的思维来看待这个问题，通过比较算法的时间复杂度和空间复杂度理解程序算法，除了能够实现求解还需要提高效率。

（十）用联系的观点联结贯通，发展学生的系统性思维

信息技术学科是一门多学科融合的学科，因为信息技术方面的知识并不是非此即彼、割裂开来的，是多学科交叉融合而来的，知识之间贯通串联相对于其他经典学科来说往往有着更多的横向和纵向的关联。学生在日常学习中受即有经验限制，分析、解决问题时容易形成思维定式，不善于从整体上系统地看待问题，无法形成完善、合理的解决方案。系统性思维就是要让学生用系统全面的思维方式，把握相关知识的内在核心，从整体架构上去分析，将分散的部分整合在一起，将新知与自身的学习、生活经验建立联结，与学过的概念、原理、方法建立联系，对跨学科知识进行整合重构形成系统的信息思维。

信息思维培养是一个系统工程，是教育的本质体现，不光是信息技术一个学科所肩负的使命，新课标也提出需要跨学科融合，实现信息思维培养进而发展学生的数字素养。也应该是多学段教育齐心协力共同努力，根据课标在小初高阶段有步骤、有计划、有针对性地进行，在数字化越来越普及的今天我们的信息思维培养必将是教育发展的必然。