高中信息技术教学中学生计算思维的培养策略

徐 琰

（山东省青岛市城阳第三高级中学，山东青岛 266000）

简单来说，计算思维是指在解决计算机科学问题的过程中所产生的一系列活动，它是信息技术教学的基础教学内容和培养方向，对于学生的社会性发展具有重要意义。所以，在高中信息技术学科的教学实践中，教师要以培养高中生计算思维为主要目标，让学生既能掌握基本的算法和编程知识，也能结合这些知识和基本技能，阐释和解决信息技术领域出现的实际问题，以此达到提升高中生解决实际问题的能力和计算思维的目的，强化计算技术教学的实用性和实践性。

一、高中信息技术教学中培养学生计算思维的重要意义

以计算思维作为信息技术教学的培养目标，与以往教学目标略有不同，在该目标的指引和驱动下，教师会对传统的课程教学内容、方式等做出调整和改变，引入具备实践性和综合性特征的教学内容，并指导学生自主探究和深层分析，在此教学模式下，高中生也创新了学习方法，他们会积极利用信息化和现代化的学习手段，将所学知识运用于实践之中，对信息学科和现实生活中的问题展开探索和分析，所以他们不仅能够提升解决问题的能力，还能逐渐符合新时代对人才的要求，进而推动学生的社会性发展［1］。除了对学生本身的成长与发展产生了重要意义之外，以计算思维为培养目标，也优化了信息技术的课程结构，它不再以基础知识和技能课程为主，而是增添了实践课程和活动课程，同时也丰富了课程内容的数量，能够为学生提供更多的选择，由此可见，将计算思维作为培养目标和教学指标，其实际价值十分明显。

二、高中信息技术教学中培养学生计算思维的策略

（一）合理设置目标，确定培养方向

目标的重要性不言而喻，只有具备清晰的目标，才能确保后续教学和实践活动的有序展开，为了在高中信息技术教学中培养高中生的计算思维，教师要合理地设置目标，结合计算思维的概念、特点等，精心选择与其相关的信息技术课程内容，提前预设学生应达成的学习效果、具备的思维能力等，并按照目标中的具体要素，科学地组织课程内容、安排课堂教学计划［2］。以Python 程序设计教学为例，教师可从学科知识、问题解决、编程指导、设计算法、编写代码等不同方面设置培养目标，融入培养学生计算思维的理念，让学生在学习程序设计知识和技能的过程中形成计算思维、增强实践能力。同时，课程目标中体现出的培养要求也要契合高中生的思维深度和真实能力。在设定目标之前，教师要提前利用数据化分析等手段，结合过往的教学和实践经历，了解高中生的计算思维能力，在此基础上设定目标，才能确保目标能够真正与高中生的成长与发展需求相吻合。

（二）创设现实情境，建立抽象模型

在信息技术和现代科技高速发展的社会背景下，信息技术学科教学不单单要让学生了解和学习知识，也要让他们认识到知识与生活之间的关联，并能有意识地利用所学知识解释、解决实际问题，这与计算思维的培养目标相吻合，也体现出了当前信息技术学科教学的核心要点。为达成以上目的，教师可以根据信息技术课程的教学内容创设现实情境，以真实且生动的问题为载体，激活学生的认知和探索兴趣，让他们凝练出重点知识、建立起抽象模型，并将抽象模型与具体的生活问题对应起来，在这一过程中，学生即可明确抽象化概念与具象化生活问题之间的关联。而为了帮助学生深入理解抽象模型，并能有效地解决模型中的问题，教师也要引进思维导图、流程图、程序图等类型的可视化工具，引导他们将抽象化的概念和程序转化为简洁、具象化的图形，而后，学生结合现实情境中的实际问题，展开一系列的计算、探讨和分析，在这一过程中寻求问题的答案和最优结果。由此，学生既强化了生活化意识，也能进一步提升计算思维能力和运用知识的实践能力。

（三）借助现代科技，转换思维方式

计算思维的主要特征是化繁为简、化难为易、化抽象为具象，当一个问题或者概念过于抽象时，学生若具备计算思维，便能合理地将其转化为一个个简易的问题和要素。而要想培养学生的计算思维，首要任务是转换学生的思维方式，让他们具备合理转化问题的能力。基于此，教师可以借助现代化的教学科技，通过直观演示的方式给予学生自主探究和深度学习的机会，引领他们集中学习、反复练习编写程序的方法、步骤，并能借助动画、图片和微视频等有效载体，了解程序的具体要素，当学生的直观思维得以激活后，他们的思维方式自然能够得以转化，这也有助于培养和强化高中生的计算思维。当结束直观演示后，教师要为学生创造独立思考和自主探究的时空条件，引导学生回顾教师采用的步骤和方法，展开动手操作活动，着力挖掘和探索出更加多元和便捷的计算方法，达成强化学生计算思维的目的。

（四）设计编程活动，寻求最优算法

在人类的发展历程中，其认知规律呈现出“实践→理论”“现象→本质”的规律和趋势，如果单纯地研究和学习理论知识，那么这样的教学活动是没有实际意义和价值的。从这一视角出发，为培养和锻炼学生的计算思维，教师可以依据课程教学中的编程模块，将课内教学内容与课外实践探索融合起来，设计编程活动，让学生通过编写代码的方式寻求程序中的最优解法。而且，编程活动也有助于使学生的计算思维更加具体。在编程活动的推进历程中，教师应要求学生明晰编程的具体步骤，引导他们提前制订编程计划，将“明确需求”—“分析思路”—“代码实现”等步骤体现在编程计划之中，并于每一板块中预设目标，在此基础上，学生既能明确问题是什么，也能在探索的过程中寻求解决问题的最优算法，通过整个循序渐进的过程，学生的计算思维会呈现出阶梯式提升的状态［3］。

（五）巧设梯度任务，激活计算思维

由于智力水平、学习能力等方面存在的差异，一部分学生解决问题时习惯于“硬拼”，一部分学生仅仅停留在问题的表面，还有一部分学生倾向于探索问题的最佳解决办法，在教学中，若教师忽视这种差异性，对于学生的成长和课程的发展都无益处。因此，教师要尊重学生之间的差异，巧妙地设计和发布梯度式的学习任务，为学生提供阶梯式递进的算法、编程方面的学习材料，契合每一个学生的实际学习能力和成长需求，让他们在学习基础知识和技能、巩固知识以及创新性运用知识的递进式思维过程中，形成计算思维、增强实践能力，进而推动高中生的群体性发展，这样才符合新课标以及社会对人才的要求。

（六）引进驱动项目，推动深度探究

高中信息技术学科与项目化教学理念的融合是推动学生深度探究、培养学生计算思维的重要途径，当学生能够将学科知识和技能巧妙地运用于现实生活中，他们的计算思维也能得以形成和增强。在课程教学实践中，教师要引进驱动性的项目，让学生在项目探索中将学科知识与现实世界中的问题关联起来，以此创新教学形式，推动学生展开深度探究。

1.以热点话题为载体设计驱动项目。高中生是一个紧跟时事、追求流行的新时代群体，他们对于新鲜事物的热情十分高涨，如果教师能够在教学中引入一些热点话题，那么他们参与项目学习活动、展开深度探究的积极性也能有所加强。针对高中生的这一特性，教师可以立足于高中生的视域，从他们感兴趣的时事热点、流行事物中，选择一个具有代表性的话题，如“某抖音UP 主粉丝数量变化趋势的算法分析”等，以高中生熟悉的抖音短视频作为切入点，从初始阶段便吸引学生的注意力。当学生的注意力愈加集中时，教师宣布项目化学习计划，将学生组建成不同的项目学习小组，让他们结合信息技术学科的算法等方面的知识，搜集和整合数据信息，借助算法公式和其他统计手段，探究数据的内在规律、明确其本质，并在项目小组中展开辩证性的讨论和解析，共同得出最终的结论。在这一过程中，学生在热点话题的引领下，产生了项目化探究的兴趣，也能利用信息技术知识和技能，开启深度探究活动。而针对热点话题的信息技术项目化学习活动，教师也要组织小组汇报活动，让他们结合真实经历、算法结果等多个要素，阐释本组的观点和想法，在此过程中，学生的计算思维便可不断增强。

2.以日常生活为素材设计驱动项目。除了热点话题之外，项目化学习活动还可以聚焦于高中生的日常生活，从与他们衣食住行息息相关的事件中，提炼出探究性和实践性的问题，将其作为项目化学习的选题，让各个项目小组第一时间了解选题的要点，并集中撰写项目计划书，针对实地调研、数据搜集、整理和统计等多个环节，进行预设和提前分析，针对可能出现的问题制作出不同的预案，在此基础上，以日常生活为素材的项目化学习活动便具备了基本的框架［4］。随后，教师要求学生正式开启项目学习活动，以驱动性的项目为载体，让他们调研居民用水量、早高峰和晚高峰某一路段的车流量、某一超市一个月以来菜价的变化幅度等，在小组长的带领下，各成员密切配合，经过数据分析、筛选、归纳、总结等多个流程后，利用计算机的算法程序、统计表等，计算出最终的数据和结论，从而为交通管理、市场价格监管等部门提供可行性的意见和建议，借助信息技术学科的专业知识，为解决实际问题建言献策。

（七）开发算法游戏，深化计算思维

纵观传统高中信息技术学科的教学活动，部分课堂中存在学生参与性不强、思维不够活跃的情况，他们的计算思维仍然停留在浅层阶段，难以将其转化为解决问题的能力和信息素养，这样自然无法实现预期中的培养目标。随着信息技术改革进程的推进，教师要摆脱传统教学思想和理念的束缚，以高中生的内心需求为依据，开发趣味化的算法游戏，突破学生对信息技术课程的刻板印象，让学生感受到信息技术教学内容中暗含的本质和规律，并通过“我来解解看”“我来算一算”等算法游戏，将所学的基础算法知识应用于游戏活动中，让他们能够将数字化的技术和手段与模拟化的情境融为一体，此种方式既能改变传统教学中学生参与性不强、思维不活跃的情况，还能进一步深化他们的计算思维，让他们真正达到学以致用的目的。而且，为了加强游戏的趣味性，教师也可以融合竞技性的教育理念，将学生合理地划分为不同的游戏竞赛小组，给予他们同样的游戏模型，让他们互相比拼算法的速度、准确性，并能在小组商议、共同探究的过程中加深计算思维。与此同时，教师也要为游戏竞赛配备专门的奖励措施，人为地增加游戏的趣味性和驱动性，使得学生能够在物质和精神奖励的双重加持下自愿地参与比赛，并能在游戏中有效地运用算法知识、解决实际问题，至此，信息技术学科的教学活动即可达成深化学生计算思维的目的。

（八）应用多元评价，考查培养成果

在高中信息技术的学科教学中，要想实现培养计算思维的目标，明确学生的学习和成长情况，评价的内容和方式也十分重要。教师要应用多元化的评价方法和技巧衡量学生的计算思维水平，考查他们在课堂学习和实践过程中取得的实际成果，明确他们是否具备解决问题的意识和能力，从而在日后的教学中有针对性地调整教学和培养对策。而从目前的教学实况来说，教师可以采用量化评价和质性评价两种方式，通过问卷和试题等展开量化评价，依据学生的测试和调查结果，以最终的分数为参考依据，明确学生的计算思维的形成与发展情况。而后，以思维量表为载体，系统化地评估学生的计算思维能力，最大程度上刨除其他因素的干扰，初步了解高中生在信息技术学科的学习实况。此外，教师也要采取质、量结合的评价方式，同步使用两种评价方式，将随机测试、问卷调查、思维量表以及面对面访谈等多种形式融为一体，对学生展开全方位、多角度的评估和考查，找准学生的思维薄弱点，将其作为后续教学和培养工作的重点。而且，无论是量化还是质性评价，教师都要将其贯穿于信息技术学科教学的始终，这样方可了解学生的思维成长历程，也有助于推动学科教学的发展。

三、结语

从实践中可以看出，计算思维对于学生的成长与发展意义重大，在信息技术教学中，教师通过合理设置目标、创设现实情境、借助现代科技、设计编程活动、巧设梯度任务、引进驱动项目等策略和手段，将培养学生的计算思维作为重要目标和教学方向，重点突破传统计算机教学模式中的弊端和不足，为学生搭建实践和探究的平台，让他们能够将课堂中所学的基础知识、技能等，运用于解决问题的过程中，并将这些知识和技能转化为个人的能力和修养。