新课标背景下信息技术教学中的计算思维培养

钟玲

摘要：国家教育部2020年版《中等职业学校信息技术课程标准》的发布实施标志着新一轮以计算思维培养为核心的信息技术课程教学改革势在必行。本文通过阐述计算思维的基本内涵，分析了新课程标准实施下信息技术教学的新变化，指出计算思维是信息技术教学的核心任务，并提供了在信息技术课程一线教学中有效培养学生计算思维的教学实践案例，以期为教育同行提供有效参考。

关键词：计算思维;信息技术教学;课程标准;核心素养;教学实践

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）04-0085-02

随着我国以云计算、大数据、物联网、5G等为核心的前沿信息技术的突破和发展，信息技术与产业深度融合对信息技术教育提出了新要求、新挑战。国家教育部于2019年10月印发《中等职业学校公共基础课程方案》，方案中规定中等职业学校公共基础课分为必修课程、限定选修课程和任意选修课程，信息技术与思政、语文、历史、数学、外语、体育与健康、艺术，物理、化学等10门课程为公共基础必修课。2020年1月20日，国家教育部发布了信息技术、数学、体育与健康、物理、化学等5门公共基础必修课的《中等职业学校课程标准》（以下简称“2020年版新课标”“新课标”），新一轮以计算思维培养为核心的信息技术课程教学改革已掀开序幕。

1 新课标明确：计算思维是信息技术教学的核心素养

1.1 计算思维的概念

美国卡内基·梅隆大学计算机系主任周以真（Jeannette M. Wing）教授提出：计算思维（Computational?Thinking）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思维活动⑴。计算思维的本质是抽象和自动化，是数学思维、逻辑思维和工程思维的综合。

1.2 新课标界定的计算思维核心概念

2020年版新课标指出：计算思维是指个体运用信息技术的思想方法，在分析处理信息、解决问题过程中产生的一系列思维活动。具有计算思维的学生，能够运用所学知识和技能， 采用信息技术可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立模型、组织数据;善于运用信息技术工具和信息资源，形成职业岗位与生活情境中的解决方案;总结信息技术应用的方法与技巧，迁移运用到相关问题的解决过程中。

1.3 计算思维是信息技术教学的核心任务

2020年版新课标将计算思维与信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任一起明确列为中职信息技术教学的四个核心素养。四者相辅相成、相互渗透、辩证统一，其中计算思维是信息技术课程最本质的特征和最核心的解决问题方法，处于核心地位。教师通过信息技术课程在培养计算思维过程中使学生逐步建立和提高信息意识、承担信息社会责任的能力，计算思维能力也是学生进行数字化学习和创新能力的基础。

2 新课标实施下信息技术教学的新变化

2.1 计算思维在信息技术课程中的内容体现

2020年版新课标将课程名称由《计算机应用基础》修改为《信息技术》，在原有课程内容的基础上增加了“程序设计入门”“信息安全基础”和“人工智能初步”三个部分，在基础模块的基础上增加了拓展模块的课程内容。新课标基于中职学生的认知水平，使信息技术课的教学内容具有足够的计算思维内涵，顺应计算思维的发展规律，符合思维教育原则。

2.2 新课标的实施对教师知识能力提出更高要求

新课标实施下，信息技术教学要通过多样化的教学形式培养中职学生运用信息技术技能进行独立思考和主动探究的能力，不断强化学生认知、合作、创新能力，为其职业能力的提升奠定基础。新课标带来的新一轮信息技术课程的教学改革势在必行，教师需要主动更新专业知识和提升计算思维教学能力。

2.3 教师应主动转变观念走出计算思维认识误区

1） 教师要有对学生进行计算思维培养的主动意识

①教师要充分意识到计算思維培养对学生能力提升的重要性。②教师要主动掌握计算思维理论和计算思维方法，提高自身计算思维能力。③教师要从以往教学中无意识的计算思维训练转变为有意识的、主动的基于计算思维培养的教学行为。

2） 计算思维培养的主体是学生而非计算机

计算思维是人的思维能力，计算机提供计算技术帮助人实施其思维能力。传统的中职信息技术教学往往片面将计算机的应用能力视作计算思维能力，注重于让学生学习信息技术本身，而不注重培养学生计算思维。很多学生通过课程学习考到了NCRE计算机等级证书，但往往只停留于机械地根据考试题目使用计算机而欠缺在实际生活和工作中灵活应用所学知识解决实际问题的能力，更谈不上具备应用开发能力和创新能力。新课标实施下，教师在信息技术课程教学设计时应将学生作为计算思维培养的中心和主体，不仅要注重理论知识、技术方法的教学，更要把对学生的计算思维意识、计算思维方法和计算思维能力的培养作为信息技术教学的重中之重。

3） 计算思维的培养应面向全体学生

2020版新课标将信息技术与思政、语文、历史、数学、外语等10门课程列为公共基础必修课，信息技术课程中的计算思维作为一种思维方式，同样具有“公共”“基础”“必修”的特点，计算思维的培养应面向于全体学生而不应像训练技能比赛选手那样仅针对少数特长生个体。

计算思维与阅读、书写和算术一样，是人的一种分析问题和解决问题的能力，对这种能力的培养应面向全体学生而非部分优秀学生。

4） 计算思维包括但不等同于算法思维

计算思维可以被分解为一系列的思维活动，包括分解、模式识别、抽象、算法思维、评估、迁移等思维活动。言及计算思维，容易使人首先联想到编程教学。新课标下的信息技术课程中也的确增加了“程序设计入门”的课程内容，但教师应认识到计算思维包括但不等同于程序设计中的算法思维，计算思维的培养贯穿和体现于整个信息技术课程内容的各个模块之中。

3 新课标实施下计算思维训练在信息技术课程中的教学实践

2020年3月，国家教育部中等职业学校信息技术课程标准研制组组长、北京交通大学博士生导师徐维祥教授采用在线视频形式对全国各省市职教负责同志及骨干教师进行了信息技术新课标培训，2020版新课标在全国范围内开始实施。笔者参加了培训后在信息技术课程的一线教学中基于计算思维培养进行了教学实践。

3.1 案例1 借助思维导图使计算思维可视化

在“计算机系统”知识点的教学中，教师结合学生所在专业（汽车整车配件与营销）让学生思考：要解决“开车上路”的问题（界定问题），需要什么条件？学生认为：条件一“有车”、条件二“会驾驶”（抽象特征）。教师继续提问：这两个条件的关系是什么？引导学生表述“有车但不会驾驶、会驾驶但没有车，都不能让汽车开动起来”“有车、有驾驶技术和交通法规知识才能开动汽车”（建立模型）。接着教师将计算机硬件类比为汽车，将计算机软件类比为驾驶汽车的技术（类比分析法），引导学生表述计算机硬件与软件的关系。学生思考后得出，“只有硬件没有软件、只有软件没有硬件，都不能让计算机开机运转起来”（逻辑化组织数据）、“和开动汽车一样，要让计算机工作，必须要同时有硬件和软件”（迁移运用），从而理解了“一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成”的知识，并自然而然地画出了“计算机系统”概念的思维导图（形成解决方案）。

3.2 案例2 通过项目任务渗透计算思维教育

在Excel电子表格中的“Rank（）函数”知识点的教学中，教师制作了微课视频，学生课前观看以后对Rank（）函数的功能、结构有了初步的知识准备，课上教师结合每年的学校运动会，提出项目任务要求：统计运动会各班比分排名（界定问题）。教师将全系各班参加的所有运动项目、得分等数据提供给学生，由学生根据数据建立一张Excel “运动会比赛得分表”（组织数据）。学生在教师引导下，经过讨论确定了：

1）  手工排名工作烦琐、耗时长且容易发生错误，应当借助计算机来完成，运用Excel中的Rank（）函数可以解决排名的问题（建立模型）;

2） 排名函数Rank（）的结构是Rank（数值 ， 数据范围 ， 排名顺序） ，其间需要确定三个参数（问题分解）;

3）参数一 “数值”是各班的总比分，参数二“数据范围”是所有班级的总比分（数据），参数三 “排名顺序"应是由高到低“降序”（抽象特征）;

4） 允许出现因得分相同而发生并列排名的情况（数据冗余性）;

5） 第一步用项目得分乘以项目分值再求和的公式求出“数值”，第二步选取“数据范围”，第三步将“排名顺序”设为0（算法设计）;

6） 当数据表中各班得分随着比赛项目的进行而发生改变时，排名会自动发生改变（自动化）。

学生通过上机实践，发现要通过复制公式实现自动化计算排名的计算，必须通过绝对地址引用使“数据范围”固定不变（旧知识的迁移运用），从而补充了算法设计的第四步将“数据范围”用F4设置为绝对地址并向下填充公式（形成解决方案）。

4 结束语

人的三大思维由实验思维、理论思维、计算思维构成，计算思维培养的重要性不言而喻。国家教育部2020年版《中等职业学校信息技术课程标准》的发布实施标志着新一轮以计算思维培养为核心的信息技术课程教学改革势在必行。新课标的实施将逐步扭转中职信息技术教育重理论、重应用、重考证，轻思维能力培养、轻信息化与专业化融合能力培养的现状，对于中职学生计算思维能力的培养有着重要的指导和引领作用。

通过计算思维培养帮助学生能利用计算思维和计算机工具去分析解决专业学习中遇到的问题，帮助学生在数字化学习与创新过程中培养独立思考和主動探究能力，从而不断强化认知、合作、创新能力，为职业能力的提升奠定基础，是在信息技术教学实践过程中需要不断积极思考和研究的课题。

参考文献：

[1] Jeannette M.Wing.Computational Thinking [J].Communications of the ACM，2006，49（3）：33-35.

[2] 王荣良.计算思维与计算机学科知识关系分析[J].中国信息技术教育，2018.

[3] 杜传虎.面向计算思维的高校计算机基础课程教学改革研究[J].信息记录材料，2018，19（11）：176-177.

【通联编辑：朱宝贵】