高中信息技术课程中计算思维能力的提升路径探索
陈国柱
摘要：计算思维能力的培养与高中信息技术课程相辅相成，在高中阶段，计算思维能力的培养离不开信息技术课程的支持，计算思维能力的不断提高，能够促进学生在信息技术课程上的学习能力，计算思维能力的形成表示学生已经具有了独立完成初级思维编程的能力，而且能够对其他学科和其他知识的解决提供更为便捷的方法，也能够处理更加复杂的问题。因此，在信息技术课程的实践和实验中，教师要不断地培养和提高学生的计算思维能力。
关键词：高中信息技术课程；
计算思维能力；
提升路径；
探索
中图分类号：G632.0文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）07-0073
计算思维能力的培养是一个漫长的、艰巨的过程，不可能一蹴而就。本文从对高中学生计算思维能力培养的关键课程入手，分析高中信息技术教学的现状和存在问题，对计算思维能力与信息素养的具体内涵进行解析，对信息技术在培养学生计算思维能力中的重要性进行了探究，并从多个方面对培养和提高学生的计算思维能力进行了探讨，期望能够为现实的教学实践提供一些参考。
一、高中信息技术教学的现状和存在的问题
高中信息技术教学本来应该从实践中来，并最终应该回到实践中，让学生能够在实践中体会到信息技术的学习。计算思维能力的培养能够提高学生对整个社会的了解程度，能够使学生有意识地、自觉地在这一方面进行深入探索，在探索的过程中不断体会计算机解决问题的无穷乐趣，并最终达到提高学生创新创造能力的目的。但现在大多数的信息技术教学都延续了以往的教学方法，学生很少有机会真正进入信息技术教学的实践中，而只是由教师枯燥地进行知识的传授，学生没有经过相关的实践，对这些知识难以吸收。这些知识从始至终都是一种较为抽象的书本概念，难以在学生的理念中形成具体的形象，如果长期持续这种灌输式的教学方法，学生就会认为信息技术课程是过于枯燥的，学生学习的积极性难以得到调动，并且学生对信息技术课程的相关兴趣也会造成一定程度的影响。由于在高中阶段，无论是学校的教学重点还是社会的关注重点以及学生的目标，都朝向的是高考。而信息技术在高考改革之后纳入高考的选考部分，涉及的都是程序设计的内容，也就是计算思维的继续深化，相对大部分高中学生来讲，难度较高。再者，在高考中选考技术科目的学生大多是基于自我的兴趣，但这一兴趣没有经过系统化的学习，从现实情况来看，是具有分散性的，所以仅仅从兴趣出发来学习这一门课是不现实的，应该提高教师在课堂上对学生举出相关实例，以及提高计算机实践课的比例，还应该使教师不断提高自己的教学水平，不断通过学习改进自己的教学方法，帮助学生在兴趣的基础上巩固对知识的理解和对信息技术课程的热爱，才能够真正为信息技术课程的教学打下坚实基础[1]。
二、计算思维能力与信息素养
1.思维能力
计算思维能力包括在思维能力之下，所以，在了解計算思维能力之前，我们应该先对思维能力的具体内涵进行分析。
思维能力，是指当人们在日常的工作生活之中，在遇到问题时对问题进行分析，通过整合相关的资源，对问题进行解决的时候所展现出来的一种能力。思维是指，通过分析问题产生的背景，综合相关的背景，将问题的本质抽象出来，通过将在脑海中形成的对这一问题的解决方法进行比较，从中选择出较为适合的那一种，通过判断、推理，将问题具体化以及将解决方式具体化的一系列复杂的心理活动，这些活动统称为思维，这些活动的活跃程度、敏锐程度、解决问题的正确程度，共同反映了一个人的思维能力。这些活动，本质上是把人的感性认识中的材料转化为理性认识，最终能够达到解决问题的目的。作为人区别于其他事物的特殊本质，无论是学习活动还是相关的发明创造活动，都是以思维能力为核心的[2]。
2.计算思维能力的特殊性
计算思维能力是由美国教授周以真提出和定义的，这种思维能力简单来说，就是通过将复杂的问题简单化，将现在难以解决的问题变成能够一步一步前进并最终能够得到解决的问题，这是一种递归的思维，就是将解决问题的办法不仅仅局限于已知的几种方法之内而变换解决问题的思考思维，但最终仍旧能够解决问题的基本思路。但这是一种并行思维，就是能够将问题划分为好几个，在面对这些问题时，能够同时进行问题的解决，相当于思维方式中的发散性思维与复合性思维的综合，它能够通过抽象和分解来完成较为复杂的任务，选择更为合适的方式来陈述一个问题，能够通过建模来使得问题的解决变得更加容易的一种方式，能够使得在解决问题中的思考时间，在解决问题时花费的成本都能够达到一定程度的中和。它主要采用了启发式的思维方式，同传统的思维方式比较，具有更快速的处理数据以及将问题考虑得更为全面的特点，能够迅速抓住问题的核心，并向着这个核心直接解决问题，所以是一种略显机器式和程序化的思维能力，展示形式常常为符号化代码化。笔者在对这一思维能力进行培养时，应该注重其中的所有问题都在最优化之后再进行这一思维的培养[3]。
3.信息素养的具体内涵
信息素养是与计算思维能力相伴相生的一个概念，它主要包括三个部分，分别为文化素养，信息意识和信息技能。信息意识是指人应该具有在什么时候需要什么信息的能力，信息技能是指应该懂得通过什么途径和手段获取信息的能力，能够对相应的文化进行整合，能够对获得的信息进行评价和有效利用的能力。这一素养，是指人对当下飞速发展的信息化社会的适应能力，既是一种人应该具备的基本能力，也是一种综合的能力，是对基本学习技能的汇集。加上创新思维能力，包括人际交往能力和实践能力，同时也是一种综合性的能力，这种能力并不是对上述能力的简单相加，而是将上述能力进行整合之后，在合适的时机展示合适的能力，进而能够达到“1+1大于2”的结果。
三、信息技术课程在培养学生计算思维能力中的重要性
高中信息技术课程的课程目标在于培养和提高学生对信息技术的应用能力，使学生的信息技术应用能力与现代飞速发展的计算机科学技术相适应，使学生的信息技术应用能力与学生已经获得的人文素养和科学素养相适应，使学生能够更好地适应社会，培养学生的编程能力和相关的实践操作能力。从上文我们已经能够了解到，计算思维能力是通过集体的人或者相关的机器实现的，培养这一能力的基础是学生要能够掌握最基本的信息技术知识。而信息技术课程能够为学生提供相关的基础知识教学，学生只有掌握这些计算机的最初的基础知识，才能够为计算思维的培养提供坚实的基础。在一些错误的认识中，会将信息技术课程当成一种培训型或者工具性的学科，即对学生进行“Word”和“Excel”等办公软件的学习培训，对信息技术的学习仅仅停留在简单的计算机操作上，这既不能达到对学生进行信息素养的培养，更不能达到对学生进行计算思维能力培养的目标。为了改正这一问题，培养学生的能力是十分重要的。在教学中，从课程意义开始对其进行分析，对信息技术的相关内容条分缕析地进行系统的教学，使学生能够明白信息技术实际上包括通信，计算机与计算机语言，算法，编程，计算机游戏等，并且通过学生感兴趣的方面打开学生对信息技术的认识局面[4]。
四、通过各个教学主体促进学生计算思维能力的提高
通过对现实的教学实践的研究，我们能够发现，传统的信息技术课程教学，会阻碍学生对信息技术课程的兴趣，会限制学生相关思维能力的培养和发展，所以，应该在各个方面进行改进，以便教学方式方法等能够更加适应当下的信息技术社会对学生提出的更高的要求。
1.教师方面
（1）促进教师的教学认识和理念的进步
在传统的教学中，教学相关的各个主体都对信息技术的教学造成了思想上的阻碍，所以信息技术学科教师在进行教学的时候，自己也会产生一种我所教授的课程是不太重要的课程的思想，因此在进行教学的时候就会产生懈怠的情绪。但随着高考改革的不断展开，教师在这一阶段仍旧维持原有的对课程的认识是不正确的，应该随着相关的改革产生改变，并且不断更新自己的理念，提高自己在教学中的职业责任感，学生能够在信息技术课程上取得成绩，并学会简单的算法和相关的程序编写的技能，就能够系统地提高自身的计算思维能力，将这一思维能力运用到其他的学科中，就能够提高其他学科的成绩，提高学生的理解能力、处理力和解决问题的能力，所以信息技术课程的教学是十分重要的。
（2）改进教师的教学方法
传统的教育方式会限制学生对信息技术的问题进行继续探索的兴趣，也会限制学生的思维能力的培养。所以，教师在教学时应该注意自身教学方法的改变。教师不应该直接让学生进行相关的课程内容的讨论或者小组合作，而是应该首先导入式教学，先通过生活中、材料中或者在教学中设置相关的情境，使学生能够根据已有知识经验了解的知识引入相关的教学内容，然后结合生活实际，引导学生展开相关知识的学习，让学生进行相应的讨论或者合作探究。
例如，在学习必修一第三节《信息技术》一课时，这一课是为了让学生掌握信息技术的相关概念和基础知识，学生如果没有这方面的前期积淀，直接进行枯燥的理论学习显然是不现实的，所以教师在引入相关概念之前，应该首先通过相关的生活事件引入信息技术，例如，由古代开始的信息传递到现代的信息发生了巨大的变化，关注这一具体的变化就能够在潜移默化中了解到信息技术发展的历程。从这一方面入手，学生能够对信息技术的相关概念和内涵进行了解，即包括信息的存储、识别、提取和传递等相关的技术。发展到近代之后，电子计算机出现并迅速发展之后，信息技术就变成电子计算机对上述功能的一种继承。这其中包括了微电子、通信、计算机、传感等相关的技术，学生在学习一门课程时，尤其是对高中学生来讲，他们已经具有了系统化的编码能力，所以对学生进行相关问题的历史沿革是十分重要的，知道一个问题从何处而来，进而向何处而去，这对学生来讲，能够满足他们探索的好奇心，所以应该通过这些对相关历史的介绍，首先使得学生能够迅速切入这门学科。然后让学生就自己生活中的相关的信息传递等相关现象进行小组讨论，了解信息传递形式的改变，这样学生就能够更贴近生活地感受到信息传递这一知识和概念。教师在教学的过程中，还应该注意对学生进行相关问题的演示。在学习第六章第二节《网页制作》一课时，教师应该为学生展示相关的网页制作的简单步骤，使学生能够掌握相关的程序性知识，这样学生就能够在自己进行实践时不至于像无头苍蝇一样到处乱撞，能够有一定的实践基础地进行简单的网页的制作，这样就能够事半功倍地进行相关知识的学习。
教师教学方法的改进对学生的计算思维的培养来讲具有十分重要的作用，尤其是对于信息技术这种学生较为陌生的课程来讲，教師在课程进行过程中的主导作用必须充分发挥，这样学生才能在教师的引导下明白自己在课程中应该走向什么方向。计算思维能力的培养，在前期学生应该结合相关的机器，所以在前期学生应该能够达成对计算机较为熟练地使用[5]。
2.学生方面
通过教师的讲述，学生能够在心理上认识到信息技术学习中计算思维培养的重要性，学生应该发挥自己的主观能动性，根据教师提出的相关问题和布置的相关作业，通过完成这些作业来锻炼自己对相关计算问题的整合思维和分析思维，进而能够提高整体的计算技术思维能力。例如在学习选修一《VB程序设计初步》部分时，教师应该给学生布置相关的任务，学生在内容的局限之下完成任务，首先应该对程序设计这一问题的核心内核进行分析，然后根据这一内核对解决这一问题的方法进行整合，学生就能够了解程序设计的相关步骤，并通过自己的思考，设计相关的简单程序。这样，学生分析问题、概括问题、对解决方法加以比较判断的能力就能够在不断的相关的任务实践下得到长足的发展，就能够为计算思维能力的提高注入重要的“配料”[6]。
3.学校方面
（1）创建校内的学习平台
在学校内，对学生进行信息技术课程的教学，不应该只局限在上课的45分钟内，在课堂上，教师要引导学生学习课程相关的基础知识，同时也要进行一些小组性的合作探究，在有限的信息技术教学时间里，留给学生自我实践、自我探究的时间显然是不够的，所以应该引入相关的学习平台，给学生足够的空间，让学生进行自主学习并能实现自我能力的检验。例如利用https：// www.nowcoder.com/（牛客网）、http：//codepad.org/等在线学习编程平台，让学生在这些学习平台上能够进行自己的学习、作品创作，获得较大的成就感，学生进行自我作品的创作实践时，学习能力、实践能力和创新创造能力都能够得到较大程度的提高[7]。
（2）完善计算机学习的校园文化
计算思维与计算机的高度结合，决定了在学校内不应该再把计算机当作学习过程中的洪水猛兽，应该适当地支持学生进行计算机的学习，这其中也包括玩一些计算机游戏等。计算机游戏的程序编写是一个较为复杂的过程，包括相关的编剧、情境、美工及计算机游戏算法和程序的编写以及修改，所以校园内的标语、校园范围内的板报或者简单的书报亭都应该具有鼓励学生进行相应具有校园特色的游戏程序的开发，例如开展“创造自己的游戏，做自己游戏的创造者”“数学大冒险”“英语单词大比拼”等游戏编程活动，激发学生对自己玩的游戏具有真正的技术上和数据上的好奇。教师也应该鼓励学生组团进行难度在简单与中等之间游戏方面的编程，并在出现问题的时候及时帮助学生弄清原因，指出解决方向，让学生消化并自行解决这些问题。学生完成之后就会后收获较大的成就感，进而能够提高深入学习和实践的积极性。学生经过全方位的学习推动，抽象表达（即编码和符号的表达）和自动思考并解决相关问题的能力就进一步提高，学生的计算思维能力就能够更加深入，学生的应用理解和应用开发能力就能够得到进一步开发，学生的理解力、认知力、发现问题和整合问题解决方法的能力，想象力以及创新创造能力都能得到全面提高。
五、结束语
总的来说，计算思维能力的培养，离不开对于学生的数学思维，认知能力，概括能力，计算能力，判断能力，分析比较能力，以及创新创造能力的全面提高，同时，提高和重视对学生计算思维能力对学生的未来学习和未来发展都具有十分重要的作用。在教学实践中，不仅仅应该进行相关的文本知识的传授，更应该从上述相关的能力的培养出发，对学生进行全方位的培养，这样学生的计算思维才能够提高。
参考文献：
[1]莫青云.中小学信息技术教学中培养学生计算思维的路径探索[J].信息周刊，2019（16）：0214-0214.
[2]李春明.高中信息技术新课程必修——数据与计算的教学实践与探索[J].科普童话，2019，000（23）：P.116-116.
[3]缪德艳.基于高中信息技术课程的计算思维能力培养研究[J].启迪与智慧（教育），2016，000（12）：P.26-.
[4]朱云溪.计算机教学中学生计算思维的培养策略研究[J].电脑知识与技术，2016，12（1）：185-186.
[5]曹金华.基于高中信息技术核心素养下的计算思维能力的培养策略[J].电脑与信息技术，2018，26（5）：80-82.
[6]王钰彪，古利成.智能时代高中信息技术教师计算思维教学能力：内涵，价值及提升策略[J].广州广播电视大学学报，2019，019（005）：63-68，73.
[7]刘洋.“计算思维”引领下的高中信息技术课对师生信息素养提升的作用[J].教育实践与研究：b，2018，No.458，No.461（Z1）：17-21.
（作者单位：浙江省杭州市西湖高级中学310023）
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