高中信息技術(shù)課堂中計(jì)算思維能力培養(yǎng)問題的探討

許燕

摘 要：計(jì)算思維引入中小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，這對信息技術(shù)教師的能力提出了更高的要求。在現(xiàn)有的課程條件下如何將計(jì)算思維的培養(yǎng)落實(shí)到高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中，是一線教師必須面對的問題。本文從高中信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，對課堂中如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)課堂 計(jì)算思維 能力培養(yǎng)

隨著新一輪課改的推進(jìn)，計(jì)算思維被引入中小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，這必將對中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，推動(dòng)中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的變革。高中階段是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的重要時(shí)期，如何將計(jì)算思維能力的培養(yǎng)落實(shí)到具體課程教學(xué)中，值得每一位高中信息技術(shù)教師研究、思考。[1]

一、背景分析

自2003年我國教育部頒發(fā)《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》以來，高中信息技術(shù)的教學(xué)一直以提升學(xué)生的信息素養(yǎng)作為課程的總目標(biāo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決問題的能力和信息技術(shù)思想方法，但在實(shí)際的教學(xué)過程中，對課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施以及對課程內(nèi)在價(jià)值的理解都還存在著目標(biāo)模糊化、方法形式化、內(nèi)容簡單化等方面的問題。教師往往只是模糊地理解課標(biāo)的要求，將教學(xué)內(nèi)容簡單化為具體的操作步驟，以知識(shí)點(diǎn)的傳授和軟件操作技能的訓(xùn)練為目標(biāo)，培養(yǎng)出一批考試成績優(yōu)異，但毫無技術(shù)思想的“優(yōu)秀”學(xué)生，從實(shí)際教學(xué)過程來看，這一類學(xué)生只是短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)了某幾個(gè)軟件的使用，時(shí)間一長便會(huì)遺忘；但另一類信息學(xué)特長生卻剛好相反：他們通過信息學(xué)課程的學(xué)習(xí)，計(jì)算思維能力得到了很大的提升，他們在學(xué)習(xí)新事物時(shí)能夠?qū)⒁延兄R(shí)進(jìn)行遷移，能運(yùn)用獨(dú)特的思維方式高效、自主地學(xué)習(xí)。實(shí)際上，學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，并不一定只能在程序設(shè)計(jì)課程中，在很多其他學(xué)科中，學(xué)生也能訓(xùn)練到學(xué)科的思維方式。雖然目前的高中信息技術(shù)課程中已經(jīng)蘊(yùn)含了豐富的計(jì)算思維，但目前執(zhí)行的高中信息技術(shù)課程并未將計(jì)算思維培養(yǎng)作為主要目標(biāo)。正如教育部高中課程標(biāo)準(zhǔn)研制組專家李冬梅所說：“真正從學(xué)科價(jià)值、思維方式的角度去規(guī)劃設(shè)計(jì)課程，否則，即使開設(shè)了程序設(shè)計(jì)課程也達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的?！盵2]

二、概念界定

在2006年ACM（計(jì)算機(jī)科學(xué)協(xié)會(huì)）年會(huì)上，卡耐基梅隆大學(xué)周以真教授（Jeannette M.Wing）明確提出了計(jì)算思維的概念，他認(rèn)為計(jì)算思維涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中所采用的最廣泛的心理工具，是對問題解決、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人類行為理解的綜合能力反映。由此可見，計(jì)算思維是一種思維方法，采用抽象和分解的方式將具體的困難或問題闡釋成如何去求解，其本質(zhì)是抽象和自動(dòng)化。

基于此概念的理解，在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維能力要考慮以下幾個(gè)方面：首先計(jì)算思維的培養(yǎng)不是一兩節(jié)課就能實(shí)現(xiàn)的，需要一個(gè)長期的過程訓(xùn)練；其次按照怎樣的模式開展才能讓學(xué)生體驗(yàn)問題求解的過程，以高效實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練目標(biāo)值得探索；最后，現(xiàn)有課程的教學(xué)內(nèi)容安排是否適合計(jì)算思維能力的提升。[3]

三、計(jì)算思維能力培養(yǎng)策略

1.重構(gòu)課程內(nèi)容，挖掘課程中的計(jì)算思維

學(xué)生在信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)過程中，通過長時(shí)間的親身經(jīng)歷和體驗(yàn)，才能逐步形成獨(dú)特的信息技術(shù)學(xué)科思維方式；需要學(xué)生在每節(jié)課的學(xué)習(xí)中，都要經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)用學(xué)科思維解決問題的過程，因此，原有的知識(shí)點(diǎn)傳授和操作技能訓(xùn)練的內(nèi)容組織方式，以及分段式教學(xué)方式，都不利于學(xué)科思維的建立。

在現(xiàn)有教材情況下，對課程內(nèi)容進(jìn)行重組，也能挖掘出適合計(jì)算思維養(yǎng)成的教學(xué)內(nèi)容。以粵教版必修《信息技術(shù)基礎(chǔ)》中 “信息資源管理”一章內(nèi)容的教學(xué)為例，將原來的三節(jié)內(nèi)容進(jìn)行重新組織，設(shè)計(jì)出以“發(fā)現(xiàn)—體驗(yàn)—抽象—自動(dòng)化”為主線的系統(tǒng)探究過程，在實(shí)際教學(xué)中教師可以根據(jù)學(xué)校環(huán)境確定某個(gè)主題，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、利用學(xué)科思維方式解決問題”的探究過程——首先，以校本課程選修數(shù)據(jù)庫的建立為主題，通過對我校校本課程選修情況進(jìn)行調(diào)查，了解校本課程的開設(shè)需要經(jīng)過哪些環(huán)節(jié)（如：教師開設(shè)課程及要求的申報(bào)環(huán)節(jié)、學(xué)生了解有哪些課程可供選修、學(xué)生選課及限制等），從而發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中校本課程開設(shè)所遇到的困難。其次，將現(xiàn)實(shí)世界中的問題抽象成信息世界的問題，建立模型。抽象是精確表達(dá)問題和建模的方法，是計(jì)算思維的一個(gè)重要本質(zhì)。如：教師開設(shè)課程及要求就可以抽象成課程名稱、負(fù)責(zé)老師、學(xué)生數(shù)等精確表達(dá)的信息。第三，逐步形成計(jì)算機(jī)世界中的數(shù)據(jù)問題，這體現(xiàn)了自動(dòng)化的本質(zhì)。自動(dòng)化隱含著需要某類計(jì)算機(jī)（可以是機(jī)器或人，或兩者的組合）去解釋抽象。如：將抽象出的精確表達(dá)的信息以簡單的表結(jié)構(gòu)去表達(dá)同類事物，并且建立表之間的關(guān)系。[4]

2.改變教學(xué)方法，落實(shí)到每一節(jié)課中

計(jì)算思維的培養(yǎng)需要進(jìn)行長期的思維方式的訓(xùn)練，是在對各種問題進(jìn)行分析和解決的過程中鍛煉出來的。因此，以實(shí)踐和探究為主的教學(xué)方式更加有利于打破傳統(tǒng)教學(xué)中的思維定式，在教學(xué)過程中，教師以組織和導(dǎo)向?yàn)橹?，引?dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、嘗試多種方式解決問題。

3.將計(jì)算思維遷移至真實(shí)的問題情境中

美國認(rèn)知教育心理學(xué)家奧蘇貝爾曾提出：“一切有意義的學(xué)習(xí)必然包括遷移”。培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的最終目的就是期望學(xué)生將這種思維方式遷移至日常生活與學(xué)習(xí)之中。在教學(xué)中，單純說教式的知識(shí)傳授很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維方式的遷移。為了促進(jìn)計(jì)算思維的遷移，創(chuàng)設(shè)符合現(xiàn)實(shí)生活、隱含計(jì)算思想和方法的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷問題求解的過程，并遷移至真實(shí)的情境中，可以進(jìn)一步完善思維方式。[5]

結(jié)語

計(jì)算思維不僅存在于計(jì)算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域，在不久的將來，計(jì)算思維將成為信息化社會(huì)合格公民必須具備的素質(zhì)，但是這種計(jì)算思維能力需要在中小學(xué)到大學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐步形成和提升，需要一個(gè)長期的、有效的、系統(tǒng)的訓(xùn)練過程，因此，作為信息技術(shù)教師，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到自身的責(zé)任，積極主動(dòng)地探索課堂教學(xué)中提升計(jì)算思維的可行辦法，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛能，培養(yǎng)出信息化社會(huì)的合格公民。

參考文獻(xiàn)

[1]李鋒.計(jì)算思維：信息技術(shù)課程的一種內(nèi)在價(jià)值[J].中國電化教育，總第319期，2013.8

[2]李冬梅.計(jì)算思維改變信息技術(shù)課程訪談錄[J].中國信息技術(shù)教育，2013.6

[3]董榮勝，古天龍.計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論[J] .計(jì)算機(jī)科學(xué)，2009，（1）

[4]王榮良.計(jì)算思維對中小學(xué)信息技術(shù)課程的影響初探[J] .中國教育技術(shù)裝備，2012，（27）

[5]李藝，鐘柏昌.重構(gòu)信息技術(shù)課程從經(jīng)驗(yàn)選擇走向思想投射[J].電化教育研究，2015，（10）