高中信息技術(shù)教學(xué)面對計算思維實施的一些思考

張建鵬

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課標(biāo)》）確定了高中信息技術(shù)課程四大核心素養(yǎng)：信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。計算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，是發(fā)展學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵，發(fā)展學(xué)生的計算思維是高中信息技術(shù)課程非常重要的任務(wù)。計算思維源于計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的研究，把計算思維引入到高中信息技術(shù)教學(xué)中來，對每一位信息技術(shù)教師來說既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。面對進(jìn)行計算思維培養(yǎng)的教育教學(xué)，信息技術(shù)教師要做好充足的準(zhǔn)備。以下都是信息技術(shù)教師需要認(rèn)真思考的問題。

● 思考一：如何正確理解計算思維？

什么是計算思維？這是首先要解決的問題。對計算思維的理解，信息技術(shù)教師可先從經(jīng)典入手，再取眾家之長。周以真教授認(rèn)為，“計算思維是運用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動”。周以真列舉生活事例來方便人們對計算思維的理解，對計算思維的定義做了進(jìn)一步的闡述，并用計算思維的特征幫助我們正確地理解計算思維。

理清計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)概念，如算法、建模、迭代、遞歸、約簡、嵌入等，將它們靈活地融入到教學(xué)設(shè)計當(dāng)中，形成知識與問題的聯(lián)系，恰當(dāng)?shù)亟鉀Q問題，這是發(fā)展學(xué)生計算思維的基礎(chǔ)。

抓住計算思維的本質(zhì)——抽象和自動化。抽象是計算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵，抽象一方面是把現(xiàn)實轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，提取必要的特征和屬性，另一方面是把數(shù)據(jù)還原到現(xiàn)實，是數(shù)字世界中處理問題的重要手段。計算思維本身更多的是符號化，抽象是處理符號世界的重要思維。計算機(jī)處理過程是自動完成的，抽象是手段，自動化是結(jié)果，自動化是計算機(jī)的根本特性，是計算思維的最終目的。

計算思維是一種思維，是人的思維。它是科學(xué)思維，遵循科學(xué)的方法，建立現(xiàn)實與計算之間的聯(lián)系，形成正確處理問題的思維;它是邏輯思維，計算思維是從現(xiàn)實到抽象、從抽象到分解、從分解到建模再到自動化處理問題的過程，是組織符號世界關(guān)系的一種思維方式;它是算法思維，是在思考使用算法來解決問題的方法，是計算機(jī)處理問題的重要策略;它是效率思維，計算思維的并行處理、約簡、遞歸等都是高效處理問題的一種思維方法，計算思維也是有效地處理問題的一種思維方式;它是創(chuàng)新思維，計算思維是構(gòu)造解決問題方案的思維方式，注重知識的遷移，更重視問題的創(chuàng)造性解決;它是倫理思維，它會考慮處理問題的利與弊，用人的思想構(gòu)造解決問題的方案，有道德，有美學(xué)，更有人文情懷。

最后還是要回到課標(biāo)，課標(biāo)是實施教學(xué)的指針，給予教師明確的方向和有力的指導(dǎo)?！墩n標(biāo)》對計算思維的界定：計算思維是指個體運用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。具備計算思維的學(xué)生，在信息活動中能夠采用計算機(jī)可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)，通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案，總結(jié)利用計算機(jī)解決問題的過程與方法，并可遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。這句話道出了計算思維素養(yǎng)的內(nèi)涵，是實施計算思維培養(yǎng)的依據(jù)。正確地理解課標(biāo)是我們實施教學(xué)的關(guān)鍵，認(rèn)真研讀和分析課標(biāo)，更好地把握計算思維的概念與實施，這是我們聯(lián)系教材與學(xué)生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的根本。

● 思考二：為什么要培養(yǎng)學(xué)生的計算思維？

時代的需要。在當(dāng)前的數(shù)字化時代，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、云計算等為核心的信息技術(shù)手段正融入社會，對人們生活、工作、社交等有著巨大的影響，人們無時無刻不在享受著技術(shù)帶來的便利和好處，同時也要面對多樣的數(shù)據(jù)問題。數(shù)據(jù)無處不在，大量數(shù)據(jù)的處理，不同環(huán)境下數(shù)據(jù)的變化、數(shù)據(jù)的組織等這些都是生存在這個時代的人們要面對的問題。這些問題需要一種技能和思維來應(yīng)對，這種技能和思維就是計算思維。

未來社會的需要。人們同時生存在現(xiàn)實社會和虛擬社會里，面對虛擬社會，計算思維成為每個人必備的技能，它不只是用來處理數(shù)據(jù)，更多的是人們對生活環(huán)境的理解，對技術(shù)使用的判斷與約束。

提升個人能力的需要。在當(dāng)今這個信息技術(shù)廣泛應(yīng)用的時代，處理問題或多或少都與數(shù)字有關(guān)，合理地利用數(shù)字化工具處理問題對于每個人來說都非常重要。深層次地個性化處理現(xiàn)實與數(shù)字的關(guān)系，是提升個人能力的必要技能，面對未來AI世界個人必備的重要素養(yǎng)，需要發(fā)展個人的計算思維，它是提升個人信息素養(yǎng)的重要能力。

時代決定了人的思維方式，人的思維方式?jīng)Q定了人的處理問題能力。無論是現(xiàn)在，還是未來，計算思維都是每個人必備的技能，決定著個人能力的水平，計算思維可以讓人們更好地理解這個世界。發(fā)展學(xué)生的計算思維，就是要提升學(xué)生的信息處理能力，培養(yǎng)學(xué)生把計算思維轉(zhuǎn)換成為一種思維習(xí)慣，遇到可以用計算思維解決的問題，可以毫無障礙地把計算思維轉(zhuǎn)換成解決問題的能力，成為個人自身的基本能力。

● 思考三：什么樣的課程適合做計算思維教學(xué)？

《課標(biāo)》中對課程模塊做了簡要的介紹，也指出了學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要點，如何把握好計算思維的培養(yǎng)，最終還是要落實到教學(xué)中來，我們要抓住能夠突出計算思維培養(yǎng)的課程，有的放矢。

最適合培養(yǎng)學(xué)生計算思維的課程很顯然是算法與程序設(shè)計，程序設(shè)計是算法與代碼實踐的綜合體現(xiàn)，程序設(shè)計不等于計算機(jī)科學(xué)，但是編程能夠把計算機(jī)的大部分基礎(chǔ)概念和思維方法體現(xiàn)出來，如基礎(chǔ)概念的教授、問題的抽象與分解、模型的建立以及數(shù)據(jù)的組織等，都能在編程教學(xué)中體現(xiàn)出來。這是面對大部分學(xué)生和大多數(shù)環(huán)境都可以實施的。另外，綜合實踐課和競賽課，如機(jī)器人課程、創(chuàng)客課程、科技創(chuàng)新課程，也都很適合計算思維的培養(yǎng)，這類課程對算法和編程的教學(xué)更為集中和深入，更有利于發(fā)展學(xué)生的計算思維。

培養(yǎng)學(xué)生的計算思維并不是某一類課程和某一個模塊的事情，它可以隱含在任何教學(xué)中，需要我們?nèi)ネ诰?，深入研究教材，?lián)系實際，抓住任何一個培養(yǎng)學(xué)生計算思維的著眼點，讓計算思維的培養(yǎng)成為一種常態(tài)。

發(fā)展學(xué)生的計算思維不是某一門課程的任務(wù)，也不是一朝一夕的事情，它需要信息技術(shù)教師多琢磨、多思考，準(zhǔn)確地設(shè)計教學(xué)方案，恰當(dāng)?shù)厝谌胗嬎闼季S。

● 思考四：實施中出現(xiàn)的問題如何對待？

信息技術(shù)課程一直是副科，無論是基層學(xué)校，還是教學(xué)對象，都對其有不同程度的輕視。

信息技術(shù)教學(xué)要面對多種問題，最為突出的就是課時問題，很多學(xué)校并沒有按照要求開設(shè)足夠的課時，每周一課時是比較普遍的，這就使得要完成教學(xué)目標(biāo)，就必須壓縮課程內(nèi)容，從而導(dǎo)致教師所教的更多的是知識性內(nèi)容，缺少運用和實踐。

學(xué)生面對信息技術(shù)課，更多的是興奮大于求知，存在多種心態(tài)，如放松、娛樂、玩游戲等。當(dāng)然也有學(xué)生想要學(xué)一些新的知識或課外知識，還有學(xué)生想學(xué)一些立竿見影的知識，或一些能展現(xiàn)高手風(fēng)范的技能。面對信息技術(shù)課，學(xué)生的需求是多樣的，這不利于課程系統(tǒng)的開展。

信息技術(shù)教師因為信息技術(shù)課程的副科地位而存在不同程度的職業(yè)倦怠，很多還兼任各種職務(wù)，他們除了教學(xué)還有很多校務(wù)需要處理，這些都不利于教師的專業(yè)化成長，成為信息技術(shù)課程發(fā)展與實施的阻礙。

那么，我們?nèi)绾蚊鎸Υ嬖诘膯栴}呢？

首先，信息技術(shù)教師當(dāng)自強。無論面對什么樣的問題，信息技術(shù)教師都要有自己的信念，要堅守自己的職業(yè)操守，肩負(fù)起應(yīng)有的責(zé)任。面對新知，加強學(xué)習(xí);面對困難，想辦法克服。計算思維是每個人必備的重要素質(zhì)，想要讓學(xué)生得到全面的發(fā)展，信息技術(shù)教師應(yīng)該做出更多的努力，要完善自身，加強實踐。

其次，利用信息技術(shù)教師自身的優(yōu)勢，開發(fā)多種培養(yǎng)途徑。現(xiàn)在的學(xué)習(xí)方式和途徑很廣泛，作為信息技術(shù)教師，我們可以發(fā)揮自身的優(yōu)勢，開闊思路，開拓多種教學(xué)途徑，如開設(shè)學(xué)習(xí)空間、微課教學(xué)、興趣論壇等，把課內(nèi)與課外活動聯(lián)系起來，盡可能地拓展學(xué)習(xí)空間，解決教學(xué)資源與學(xué)生興趣的問題。

最后，希望基層學(xué)校能夠給予信息技術(shù)教學(xué)足夠的重視。國家花費大量的人力、物力開發(fā)和制定課程體系，其目的就是要更好地為指導(dǎo)教學(xué)服務(wù)，希望基層學(xué)校能夠給信息技術(shù)教師足夠的空間和資源，為我們的信息技術(shù)教育能夠開花結(jié)果助力。

● 思考五：怎么面對計算思維教學(xué)的實施？

擺正心態(tài)。面對計算思維培養(yǎng)的教學(xué)，要循序漸進(jìn)，沒有任何事情是可以一蹴而就的，不要操之過急。對于計算思維培養(yǎng)的教學(xué)，大家都是在積累經(jīng)驗，在教學(xué)過程中會出現(xiàn)很多問題，但問題只要得到逐步解決，就會有效果，就會有進(jìn)步。

專研學(xué)習(xí)。信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，信息技術(shù)教師要不斷學(xué)習(xí)，與時俱進(jìn)，加強自身素養(yǎng)建設(shè)，先把計算思維融入自身，運用到工作、生活中去，為教學(xué)做好充足的準(zhǔn)備。信息技術(shù)教師在學(xué)習(xí)知識的同時，還要專研教學(xué)理論、教學(xué)策略、教學(xué)方法，研究教學(xué)對象，科學(xué)合理地處理教育教學(xué)，這樣才能快速地把計算思維融入到信息技術(shù)教學(xué)中去。

專家引領(lǐng)。專家對計算思維進(jìn)行了大量的研究，他們在計算思維方面有更高、更深的見解。請專家來做指導(dǎo)、多聽聽專家的講座，是幫助信息技術(shù)教師快速成長的捷徑。信息技術(shù)教師在實施計算思維培養(yǎng)的過程中，必然會出現(xiàn)各種各樣的問題，希望社會能夠?qū)捜莸乜创@些問題，希望專家能夠給予更多的理解和指導(dǎo)。

集思廣益。發(fā)揮群體優(yōu)勢，可以把校內(nèi)、區(qū)域內(nèi)的高中信息技術(shù)教師集中起來，共同探討，可以先統(tǒng)一思想，再個人發(fā)揮，形成有利于教學(xué)實施的方案和策略，共享教學(xué)資源和教學(xué)成果。

加強反思。反思是提高教學(xué)的有效途徑，對教學(xué)中出現(xiàn)的每一個細(xì)節(jié)和問題，都要認(rèn)真思考，發(fā)揮優(yōu)點，改進(jìn)錯誤，克服不足，這樣經(jīng)過反復(fù)磨礪，必定能夠形成有效的教學(xué)。

對計算思維的培養(yǎng)，勢在必行。時代在發(fā)展，發(fā)展計算思維，運用計算思維處理問題成為個人的一種本能。提升學(xué)生處理信息的能力，是我們每一位信息技術(shù)教師的責(zé)任。