高中信息技術(shù)基礎(chǔ)課程在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維中的策略探究

令莉

摘要：本文將綜合辨析近幾年學(xué)者們對于計(jì)算思維概念和本質(zhì)的研究，幫助教師對其深入理解，在此基礎(chǔ)上從宏觀和微觀兩個角度探究在高中信息技術(shù)必修模塊中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù)必修模塊；核心素養(yǎng)；計(jì)算思維

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）33-0186-02

一、問題的提出

計(jì)算思維培養(yǎng)是信息技術(shù)教育的重要課題，通過解讀大量的文獻(xiàn)，結(jié)合一線教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)目前信息技術(shù)課程在培養(yǎng)計(jì)算思維方面存在著以下現(xiàn)象：第一，計(jì)算思維概念于2006年已提出，我國在2016年9月發(fā)布的《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中將計(jì)算思維納入高中信息技術(shù)核心素養(yǎng)，很多一線教師是在2018年1月教育部正式印發(fā)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》后正式接觸計(jì)算思維。因此對于大多信息技術(shù)一線教師而言，計(jì)算思維是新概念，探究和實(shí)踐才剛剛起步。第二，有不少教師是基于《算法和程序設(shè)計(jì)》模塊或Flash教學(xué)來探討計(jì)算思維的培養(yǎng)?！端惴ㄅc程序設(shè)計(jì)》是高中信息技術(shù)的選修模塊，并不是所有學(xué)生都會選，F(xiàn)lash更不是學(xué)生的必學(xué)內(nèi)容，將計(jì)算思維的培養(yǎng)致力于此，顯然不能滿足全體學(xué)生的需求。第三，隨著人工智能和創(chuàng)客教育的蓬勃發(fā)展，它們對培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的功效也日益顯著，但其對于硬件要求比較高，也無法保證每個學(xué)生都能參與。

因此如何讓一線教師快速、準(zhǔn)確地把握計(jì)算思維的概念，并通過高中信息技術(shù)必修課程來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是目前高中信息技術(shù)教育亟待解決的問題。本文將通過對計(jì)算思維概念的辨析，讓教師能夠通俗易懂地了解其本質(zhì)，探討基于高中信息技術(shù)必修模塊培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的方法和策略，力求將計(jì)算思維培養(yǎng)基礎(chǔ)化、常規(guī)化，并為一線教師提供具體可行的教學(xué)參考。

二、計(jì)算思維的概念的辨析

2006年，華裔計(jì)算機(jī)科學(xué)家周以真首先提出“計(jì)算思維”的概念，他認(rèn)為計(jì)算思維就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維方式及基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題解答和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思考問題、理解問題、解決問題等一系列涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)的思維活動。謝忠新教授以周以真教授的概念界定為立足點(diǎn)，結(jié)合國際教育協(xié)會和計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會對計(jì)算思維的可操作性定義，計(jì)算思維是人的思維，是人類求解問題的一條途徑，是一種描述當(dāng)我們思考如何利用計(jì)算機(jī)來解決問題時所采用的過程和方法。張立國教授運(yùn)用詞頻分析法，以中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫平臺為依托，將“計(jì)算思維”“概念”為篇名進(jìn)行檢索，得到了國內(nèi)外關(guān)于計(jì)算思維的概念界定若干個，對這些概念抽取了核心詞匯，通過分析認(rèn)為計(jì)算思維的本質(zhì)是人們理解自然、理解社會的思維方式，是使用科學(xué)工具尋求問題解決方案的系統(tǒng)過程。陳鵬等人通過分析285篇SSCI論文，對其中關(guān)于計(jì)算思維定義描述中所使用的高頻率詞匯進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)學(xué)者們對于計(jì)算思維的定義雖然沒有統(tǒng)一，對計(jì)算思維的主要元素意見比較一致，主要包括抽象、概況、算法、分解、調(diào)試等。

通過對以上學(xué)者的分析結(jié)果進(jìn)行匯總辨析，計(jì)算思維的概念不再抽象難懂，其本質(zhì)也不再模棱兩可，為了能夠更好地將計(jì)算思維的培養(yǎng)落實(shí)于課堂教學(xué)，可以將計(jì)算思維簡單地理解為：運(yùn)用算法思維、抽象、建模、約簡、分解、概括等方法，高效、系統(tǒng)地利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問題解決的過程。

三、基于高中信息技術(shù)必修模塊培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略探究

究竟該如何在信息技術(shù)必修模塊中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，從宏觀的角度，我們可以運(yùn)用游戲化教學(xué)法、項(xiàng)目學(xué)習(xí)教學(xué)法和混合式學(xué)習(xí)教學(xué)法這些能夠有效提升計(jì)算思維的教學(xué)策略，結(jié)合適合的教學(xué)內(nèi)容來進(jìn)行培養(yǎng)。從微觀的角度，我們可以針對計(jì)算思維的某一方面，精心設(shè)計(jì)課堂活動來進(jìn)行培養(yǎng)。

（一）利用宏觀的教學(xué)策略來培養(yǎng)計(jì)算思維

1.游戲化教學(xué)法。游戲化教學(xué)是指教師將游戲思維和游戲機(jī)制融入課堂教學(xué)，其目的是讓學(xué)生在輕松、益智的環(huán)境中，更加大膽地嘗試，多向發(fā)散思維，發(fā)揮想象力。學(xué)生在游戲當(dāng)中，會不自覺地運(yùn)用計(jì)算思維，從而達(dá)到計(jì)算思維的培養(yǎng)。

例如，在《表格信息的加工與表達(dá)》中，教師可以將對數(shù)據(jù)的各種處理，從簡到難設(shè)置成游戲關(guān)卡，每過一關(guān)賦予不同的積分和獎勵，最后以積分最多為勝利，學(xué)生既完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，也獲得了教學(xué)評價。通過總結(jié)和分析不同方法的優(yōu)劣，找到一個最好的完成任務(wù)的方法，從而培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決問題的思維方式。

2.基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)教學(xué)法?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)是新建構(gòu)主義指導(dǎo)的，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對實(shí)際問題的自主探究、合作學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一種研究性學(xué)習(xí)模式。項(xiàng)目學(xué)習(xí)法能夠培養(yǎng)學(xué)生通過系統(tǒng)的思考、計(jì)劃、嘗試等步驟，最終找到最佳方案來解決實(shí)際問題的能力。很多研究者都在研究中表明計(jì)算思維和問題解決之間存在很多關(guān)聯(lián)性，學(xué)生的解決問題的能力顯著影響學(xué)生的計(jì)算思維能力。

在《認(rèn)識信息資源管理》一節(jié)中，教材設(shè)計(jì)學(xué)生使用的學(xué)習(xí)方法即項(xiàng)目學(xué)習(xí)教學(xué)法。學(xué)生在項(xiàng)目研究過程中會發(fā)現(xiàn)當(dāng)人們遇到問題，可以采用的方法有很多，這些方法各有利弊，但通過網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)來解決一些問題總是會變得快捷、高效。通過網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)來解決問題的方法也有很多，怎樣能更加提高效率、提高資源利用率、實(shí)現(xiàn)資源共享并解決安全問題，學(xué)生進(jìn)行這些思考并嘗試解決這些問題的過程實(shí)際上就是在培養(yǎng)計(jì)算思維。

3.混合式學(xué)習(xí)教學(xué)法?；旌鲜綄W(xué)習(xí)法是指將傳統(tǒng)教學(xué)和E-learning的優(yōu)勢結(jié)合起來的教學(xué)方式，將這種“線上”和“線下”形式有機(jī)組合，可以讓學(xué)習(xí)者由淺入深達(dá)到深度學(xué)習(xí)。目前，MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂和其他形式的混合式學(xué)習(xí)法都已經(jīng)發(fā)展比較成熟，混合式學(xué)習(xí)法能夠提高學(xué)生的主動性，構(gòu)建其自身的知識網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展學(xué)生視野，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、創(chuàng)新及探究能力，更加有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維過程。

在《編制計(jì)算機(jī)程序解決問題》中，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，在課前通過微視頻和導(dǎo)學(xué)案的方式，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)與程序，VB程序的編制環(huán)境以及基本元素，拋出實(shí)際問題要求學(xué)生通過分析，設(shè)想如何利用程序來解決這個問題。解決該問題可以有多種算法，學(xué)生在課上利用程序來實(shí)現(xiàn)該算法，并且分析哪種算法才是最佳算法。這一系列過程使得理論和技術(shù)類的知識都由學(xué)生課下完成，課上主要進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)，使計(jì)算思維的培養(yǎng)變得集中且高效。

（二）從微觀的角度培養(yǎng)計(jì)算思維

所謂微觀的角度，就是針對計(jì)算思維某個方面思維的培養(yǎng)。計(jì)算思維包括算法思維、抽象、建模、約簡、分解、概括等多種思維方式，在教學(xué)中可以針對某個方面，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)課堂活動。例如：①在涉及算法的教學(xué)內(nèi)容中，通過設(shè)計(jì)游戲或者解決實(shí)際問題，讓學(xué)生體驗(yàn)游戲和解決問題時如何設(shè)計(jì)算法，不同的算法有什么特點(diǎn)，什么樣的算法是最優(yōu)方案，從而培養(yǎng)學(xué)生的算法思維。②在剖析和建立數(shù)據(jù)庫時，因數(shù)據(jù)庫要應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界，現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)之間的關(guān)系往往比較復(fù)雜。學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)必修模塊，太復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系學(xué)生肯定吃不消，就需要使用一些抽象和約簡的手段來處理數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。③將一個大問題分解成一個個的子問題來解決，是我們解決問題時常常使用的方法，這也是計(jì)算思維的一種思維方式。④在信息技術(shù)必修模塊的知識類內(nèi)容教學(xué)中，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新舊知識之間的聯(lián)系，以及它們之間的異同，從而讓學(xué)生根據(jù)這些聯(lián)系和異同概括出新知識的關(guān)鍵點(diǎn)，這也是計(jì)算思維培養(yǎng)的一個方面。

四、結(jié)束語

關(guān)于計(jì)算思維的培養(yǎng)，其重要性教師們都已明確，但是能夠借鑒參考的教學(xué)實(shí)踐案例還比較少，教師需要不斷實(shí)踐來修訂自己的教學(xué)設(shè)計(jì)，以期真正通過課堂活動來有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。另外，一種思維方式是否進(jìn)步，評價的方法和標(biāo)準(zhǔn)都比較難確定，在教學(xué)中如何評價學(xué)生的計(jì)算思維得到有效培養(yǎng)，也是接下來教師們需要重點(diǎn)研究的。

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