關(guān)于如何拓展高中信息技術(shù)計算思維的思考

王影

【摘要】計算思維是新課程標(biāo)準(zhǔn)下高中信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)之一，是一種綜合組織信息資源，合理應(yīng)用程序算法解決方式界定問題的能力。在高中信息技術(shù)教學(xué)中拓展計算思維，不僅是學(xué)生個人的需要，而且是云計算、大數(shù)據(jù)智能化時代的需要。文章從實踐教學(xué)經(jīng)驗出發(fā)，對如何拓展高中信息技術(shù)計算思維進(jìn)行了思考。

【關(guān)鍵詞】高中信息技術(shù);計算思維;拓展思考

一、前言

在新課標(biāo)理念下，高中信息技術(shù)教學(xué)除傳授學(xué)生計算機(jī)科學(xué)概念外，還應(yīng)培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生內(nèi)在計算思維習(xí)慣，促使學(xué)生能夠運用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域思想方法，有效解決各種問題，這樣才能為學(xué)生的終身發(fā)展提供保障。因此，如何在教學(xué)中拓展學(xué)生的計算思維是當(dāng)下每一位高中信息技術(shù)教師必須要思考的問題。

二、高中信息技術(shù)計算思維的含義及拓展意義

計算思維是高中信息技術(shù)核心素養(yǎng)的重要組成部分，但不同的學(xué)者對計算思維的定義解釋各有不同。其中，周以真教授對計算思維的定義解釋得到了學(xué)術(shù)界多數(shù)認(rèn)同，其認(rèn)為計算思維是計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域計算求解、系統(tǒng)設(shè)計的一種思維方法，以建模、迭代、遞歸、嵌入等為發(fā)展基礎(chǔ)，而抽象和自動化是計算思維的本質(zhì)。依照周以真教授對計算思維的解釋，我們可以將計算思維了解為從現(xiàn)實到抽象、從抽象到分解、從分解到建模、從建模到自動化問題處理的一種組織符號關(guān)系的思維方式。

在高中信息技術(shù)教學(xué)中發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生的計算思維具有重要意義。首先，符合時代發(fā)展的需要。當(dāng)前正處于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的智能化時代，計算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代生活中，各種數(shù)據(jù)處理問題無處不在，并成為推動社會發(fā)展的關(guān)鍵，而解決這些問題的核心就是計算思維。因此，在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的計算思維十分必要。其次，符合學(xué)生個人發(fā)展需要。時代決定了人的思維發(fā)展，而人的思維方式?jīng)Q定了人處理問題的能力。在信息化的AI時代中，學(xué)生若想要在社會中更好地生存發(fā)展，就必須要具備計算思維能力，處理好與個性化現(xiàn)實與數(shù)字之間的關(guān)系。因此，在高中信息技術(shù)教學(xué)中拓展學(xué)生的計算思維至關(guān)重要。

三、高中信息技術(shù)拓展計算思維思考

1.重組教材內(nèi)容，滲透計算思維

教材是教學(xué)的依據(jù)和基礎(chǔ)。在拓展計算思維的高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師要對教材進(jìn)行深入的挖掘，并通過適當(dāng)重組的方式，實現(xiàn)知識傳遞向思維啟迪的過渡，以實現(xiàn)對學(xué)生計算思維的有效滲透。具體可以從以下幾個方面做起。

第一，不拘泥于教材設(shè)計案例。在拓展計算思維的高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師一定要打破照本宣科的教學(xué)模式，要嘗試突破教材課本局限設(shè)計教學(xué)案例，實現(xiàn)對學(xué)生計算思維的有效滲透培養(yǎng)。以“表格信息的加工與表達(dá)”這節(jié)課為例，本節(jié)課的教學(xué)核心任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生對Excel表格信息數(shù)據(jù)加工處理的能力。在教學(xué)過程中，教師可以不依照教材案例，從學(xué)生熟悉的生活出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生采集、計算和分析班級文明評比數(shù)據(jù)，并進(jìn)行表格加工處理，找出本班近一階段文明禮儀衛(wèi)生工作方面的不足。這樣不拘泥于教材的案例設(shè)計，可以更好地啟迪學(xué)生智慧思維，使學(xué)生在熟悉的生活案例中得到突破，從而為學(xué)生的計算思維培養(yǎng)提供助力。

第二，打破一成不變的教學(xué)順序。在拓展計算思維的高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師不必要一切依照教材編制順序進(jìn)行教學(xué)，完全可以從思維整合的角度入手，依照學(xué)生的計算思維形成順序調(diào)整課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，使計算機(jī)教學(xué)更貼近學(xué)生實際，有助于學(xué)生計算思維滲透培養(yǎng)。

如在學(xué)習(xí)“算法與程序設(shè)計”這一模塊知識內(nèi)容時，教材內(nèi)容是依照“程序設(shè)計基礎(chǔ)”“可視化程序”“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”“程序設(shè)計實踐”的順序開展的，是一種典型的先理論后實踐的教學(xué)順序。而從過往的大量教學(xué)實踐來看，學(xué)生對于枯燥的理論學(xué)習(xí)往往比較厭煩，因此前面理論的學(xué)習(xí)接受性就比較差，就會對后面的實踐操作造成一定的影響。這樣的教學(xué)順利顯然是不符合學(xué)生思維習(xí)慣的，因此難以實現(xiàn)計算思維培養(yǎng)的目的。對此，教師可以嘗試將教學(xué)內(nèi)容整合在一起。如在學(xué)習(xí)“程序設(shè)計基礎(chǔ)”的同時，插入“程序設(shè)計實踐”案例，從而在理論與實踐相結(jié)合的過程中，使抽象的程序知識形象化。這樣打破原有順序的信息技術(shù)教學(xué)，更有助于學(xué)生的計算思維發(fā)展。

2.創(chuàng)新教學(xué)方法，落實計算思維

一直以來，由于受到傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響，教師習(xí)慣于采用灌輸?shù)姆绞浇虒W(xué)，學(xué)生的知識都是教師直接“喂”到嘴里的。久而久之，學(xué)生養(yǎng)成了被動接受的習(xí)慣，主動思考的能力逐漸喪失，計算思維培養(yǎng)更是無從談起。因此，在新時期背景下，在高中信息技術(shù)教學(xué)中，若想促使學(xué)生的計算思維拓展，教師就必須要更新教學(xué)觀念，突破傳統(tǒng)教學(xué)方法局限，運用更多創(chuàng)新、可調(diào)動學(xué)生思維的教法優(yōu)化課堂，這樣才能為學(xué)生的計算思維培養(yǎng)落實提供保障。對此，筆者提出以下幾個方面的意見。

第一，運用頭腦風(fēng)暴法，鍛煉計算思維。頭腦風(fēng)暴法又稱智力激勵法，是在1939年由美國的創(chuàng)造學(xué)家A.F.奧斯本提出的，倡導(dǎo)在不受任何限制的氣氛下，采用小組合作或者會議的方式，打破常規(guī)，暢所欲言，充分發(fā)表個性的看法，從而誘發(fā)創(chuàng)造性的觀念和設(shè)想。由此可以看出，頭腦風(fēng)暴法與計算思維培養(yǎng)是非常契合的。在拓展計算思維的高中信息技術(shù)教學(xué)中運用頭腦風(fēng)暴法，可促使學(xué)生得到更多的智慧啟發(fā)，可以為培養(yǎng)學(xué)生的計算思維提供助力。

以“運動會海報設(shè)計”這節(jié)課為例，教師可以嘗試采用頭腦風(fēng)暴法鍛煉啟發(fā)學(xué)生的計算思維。具體而言，教師可以在課前將海報組成的要素知識與設(shè)計方法告訴學(xué)生，然后在課上讓學(xué)生以小組為單位，自己嘗試進(jìn)行海報方案設(shè)計。在這個過程中，學(xué)生可以大膽提出各種想法，并進(jìn)行操作。教師從旁指導(dǎo)，但不做出太多干預(yù)，讓學(xué)生結(jié)合自身的想法進(jìn)行創(chuàng)造性的海報設(shè)計。這樣的頭腦風(fēng)暴法教學(xué)，能夠使學(xué)生的計算思維得到有效的鍛煉。

第二，運用思維導(dǎo)圖法，發(fā)展計算思維。思維導(dǎo)圖又稱為“心智圖”，是20世紀(jì)90年代由東尼·巴贊教授提出的。作為一種發(fā)散性的圖形思維工具，現(xiàn)下思維導(dǎo)圖被廣泛應(yīng)用到各個年級學(xué)科教學(xué)之中。從實踐結(jié)果來看，思維導(dǎo)圖的確可以促使學(xué)生思維擴(kuò)散，可推動邏輯與想象的平衡發(fā)展。因此，在拓展計算思維的高中信息技術(shù)教學(xué)中，思維導(dǎo)圖法是可運用的一種教學(xué)方法。還是以“運動會海報設(shè)計”這節(jié)課為例，在教學(xué)過程中，教師可以通過思維導(dǎo)圖法的運用，幫助學(xué)生理清海報設(shè)計的思路，讓學(xué)生在問題解決方案流程化的過程中，對運動會海報設(shè)計要素有更加明確的認(rèn)識。

在“運動會海報設(shè)計”這節(jié)課中，學(xué)生只需依照思維導(dǎo)圖，按照步驟選擇相應(yīng)的軟件進(jìn)行圖片處理，就可以完成運動會海報的制作。在這個過程中，學(xué)生的分析能力、邏輯順序能力以及計算思維都將得到有效的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

3.借助算法流程，強化計算思維

在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的計算思維，教師必須要幫助學(xué)生理解計算機(jī)思維涵蓋的基本概念方法，如建模、迭代、遞歸、嵌入等，因此引入計算機(jī)算法和程序路程是十分必要的。具體可以從以下幾個方面入手。

第一，強化學(xué)生算法思想培養(yǎng)。在拓展計算思維的高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師一定要明確計算思維是學(xué)生解決問題的一種途徑和方向，而強大的計算能力是計算思維發(fā)展的基礎(chǔ)，這種能力可以從算法思想的培養(yǎng)中獲得。如“漢諾塔問題”是高中信息技術(shù)教學(xué)中非常典型的一個算法問題，在解題過程中，就是通過遞歸的算法方式，在“從前有座山，山里有座廟……”的遞歸過程中，逐漸將復(fù)雜的問題簡化。在高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師可以將這種算法思想融入計算機(jī)問題當(dāng)中，從而在算法思想培養(yǎng)的過渡中，促使學(xué)生的計算思維得到逐步拓展。

第二，借助程序流程圖表達(dá)思想。在信息技術(shù)中，程序流程是十分重要的一個知識，也是一種計算機(jī)思維方式。在拓展計算思維的高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師要善于通過程序流程圖的運用，引導(dǎo)學(xué)生更加清楚地表達(dá)自身的想法，這就是學(xué)生計算思維鍛煉培養(yǎng)的一個過程。如在解決“百錢百雞”這個經(jīng)典數(shù)學(xué)問題中，對于問題的解題思路，教師就可以通過程序流程圖的方式，一步一步為學(xué)生展現(xiàn)出來，在這個過程中讓學(xué)生理解計算機(jī)領(lǐng)域“需求分析”的含義，以及提取問題和抽象處理的布置方法，引導(dǎo)學(xué)生自主嘗試借助“枚舉”的方式，繪制程序流程圖，從而形成抽象問題形式化的表達(dá)思維，這就是學(xué)生計算思維拓展培養(yǎng)的一種體現(xiàn)。

四、結(jié)語

在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的計算思維，教師一定要對計算思維的概念以及常見誤區(qū)理解清楚，在此基礎(chǔ)上對教材內(nèi)容進(jìn)行整合，同時還要打破傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法格局，運用更為創(chuàng)新的教學(xué)方法，并將算法和流程圖這些最能體現(xiàn)計算思維的內(nèi)容應(yīng)用到教學(xué)之中，才能促使學(xué)生的計算思維得到更好地培養(yǎng)和發(fā)展。

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