高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

董 超

(利辛縣第一中學(xué) 安徽亳州 236700)

伴隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，高中信息技術(shù)教學(xué)逐漸從培養(yǎng)學(xué)生的軟件操作能力轉(zhuǎn)向注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。信息技術(shù)課程要求全面提升學(xué)生信息素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)與技能，把握核心要素，不斷引導(dǎo)學(xué)生建立全面的信息意識(shí)和提高計(jì)算思維。計(jì)算思維是高中信息技術(shù)素養(yǎng)的核心，如何在高中信息技術(shù)教學(xué)中引入計(jì)算思維，使學(xué)生理解計(jì)算思維的內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)，解決學(xué)習(xí)中存在的問題，促進(jìn)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移和應(yīng)用是值得思考的問題。

一、計(jì)算思維的內(nèi)涵

計(jì)算思維主要指運(yùn)用基本邏輯思維進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)廣度的一系列思維活動(dòng)。計(jì)算思維不是程序化的，是一種適用于計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思維方式。

計(jì)算思維在解決問題的過程中運(yùn)用了各種數(shù)學(xué)手段和方法，采用推理的計(jì)算方法以及運(yùn)用計(jì)算思維的方式來幫助教師找到問題的正確解答。在教育教學(xué)過程中，要求教師注重培養(yǎng)學(xué)生的思維，指導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)進(jìn)行計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，進(jìn)而深化認(rèn)知能力，擴(kuò)展思考問題的深度和廣度，提高學(xué)習(xí)知識(shí)的效率。

二、培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性

(一)計(jì)算思維可以提高學(xué)生的數(shù)學(xué)能力

培養(yǎng)計(jì)算思維少不了計(jì)算，計(jì)算一定會(huì)用到數(shù)學(xué)知識(shí)，因此數(shù)學(xué)對(duì)計(jì)算思維的重要性不言而喻。在鍛煉學(xué)生計(jì)算思維的時(shí)候，可以把數(shù)學(xué)知識(shí)實(shí)際應(yīng)用起來。這有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性和興趣，學(xué)生再學(xué)起數(shù)學(xué)來，就不會(huì)覺得那么枯燥，還會(huì)覺得數(shù)學(xué)很重要，可以得出計(jì)算結(jié)果。比如，我們經(jīng)常列舉求1到100的和，運(yùn)用高斯求和的方法，首項(xiàng)與末項(xiàng)之和乘以項(xiàng)數(shù)再除以2就是結(jié)果，這里我們要善于觀察，靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)，提高計(jì)算思維。

(二)提高邏輯思維能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧?xí)慣

在計(jì)算思維實(shí)現(xiàn)的過程中，建立數(shù)學(xué)模型有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣。計(jì)算過程錯(cuò)誤，學(xué)生會(huì)重新檢查數(shù)學(xué)建模，有時(shí)候一些細(xì)微錯(cuò)誤不一定容易發(fā)現(xiàn)，這就需要學(xué)生擁有耐心，這能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和抗挫折能力，以及重新再來的勇氣。

(三)提高學(xué)生的溝通能力

在整個(gè)計(jì)算思維的訓(xùn)練過程中，學(xué)生難免會(huì)遇到問題，從而去尋求解決的方法，會(huì)向老師、家長(zhǎng)和同學(xué)求助。也許實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算思維的途徑會(huì)有點(diǎn)復(fù)雜，需要學(xué)生集思廣益一起去完成，這就要求學(xué)生及時(shí)溝通，互相學(xué)習(xí)和幫助，在互動(dòng)中尋求解決方案。

(四)培養(yǎng)學(xué)生思考和解決問題的能力

計(jì)算思維本身就是為了解決問題而提出的，是為了解決問題而提倡的一種思維方式，有利于鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力。學(xué)生通過計(jì)算思維的實(shí)踐和計(jì)算操作實(shí)現(xiàn)了自己想要的數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，自信心和自我認(rèn)可能力會(huì)得到提高。

三、現(xiàn)階段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維遇到的問題

(一)學(xué)生的計(jì)算思維能力參差不齊

高中信息技術(shù)教學(xué)除了使學(xué)生了解了算法、簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)等，還要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問題。在學(xué)習(xí)和生活中遇到任何問題，首先應(yīng)該去思考如何運(yùn)用此種方式方法來進(jìn)行問題的分析、思考、解決等，久而久之，學(xué)生便能逐漸提高思維能力。

高中階段的學(xué)生都來自不同的初中學(xué)校，學(xué)生了解或掌握的信息技術(shù)知識(shí)存在很大的差異，加上義務(wù)階段對(duì)信息技術(shù)課程不做過多要求，參差不齊。這使學(xué)生逐漸形成了信息技術(shù)課就是玩游戲、上網(wǎng)等的思想，學(xué)生對(duì)一些基礎(chǔ)概念不了解，這將不可避免地導(dǎo)致學(xué)生計(jì)算思維能力的缺乏。

(二)教師重視程度不夠，理念陳舊

大多數(shù)教師對(duì)新教材、新教參、新課標(biāo)的學(xué)習(xí)不深入，對(duì)信息技術(shù)核心素養(yǎng)認(rèn)識(shí)膚淺，對(duì)計(jì)算思維的概念、內(nèi)涵、特征等也是一知半解，掌握不透徹，缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐，課堂教學(xué)中存在諸多問題。如只注重學(xué)生使用計(jì)算機(jī)的操作能力，限于最基礎(chǔ)的內(nèi)容教學(xué)，沒能從根本上認(rèn)識(shí)培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決問題的能力的重要性，難以實(shí)現(xiàn)以計(jì)算思維為核心的信息技術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。教師只是單一地完成教學(xué)任務(wù)，完成學(xué)考任務(wù)，沒能在新課改理念下，提高自我思想站位，提升自我專業(yè)素養(yǎng)。

(三)課堂教學(xué)形式單一，缺乏創(chuàng)新

高中信息技術(shù)課堂應(yīng)更好地依托信息技術(shù)設(shè)備，拓展課堂內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)問題情境，及時(shí)反饋課堂教學(xué)信息。然而，目前高中信息技術(shù)課堂的教學(xué)互動(dòng)性不強(qiáng)，學(xué)生參與度不高。教學(xué)形式過于單一，難以激發(fā)學(xué)生的求知欲，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)不夠。許多教師只注重講解枯燥乏味的理論知識(shí)，而忽視了學(xué)生通過計(jì)算機(jī)操作獲取知識(shí)的過程，容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)熱情。教師要想激活課堂教學(xué)，就要調(diào)整教學(xué)形式，不斷豐富自己的專業(yè)知識(shí)，結(jié)合學(xué)生興趣內(nèi)容創(chuàng)新教學(xué)方式，并提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力。

(四)教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)有待改進(jìn)

高中信息技術(shù)教學(xué)多數(shù)都是以教師講解為主，課堂互動(dòng)較少，教師很難了解學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)程度，反饋評(píng)價(jià)形式單一。針對(duì)不同的課程內(nèi)容實(shí)施教學(xué)評(píng)價(jià)的方法也不盡相同，教師很難把握評(píng)價(jià)機(jī)制，靈活運(yùn)用評(píng)價(jià)方法，實(shí)施有目的的教育教學(xué)。另外，教師評(píng)價(jià)時(shí)更注重學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解掌握情況，而不是對(duì)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，教學(xué)評(píng)價(jià)方式單一，不利于對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維的培養(yǎng)。這些都需要我們思考解決方法。

四、計(jì)算思維能力的培養(yǎng)策略

(一)針對(duì)學(xué)生能力，實(shí)施分層教學(xué)

就筆者所在學(xué)校學(xué)生而言，高一學(xué)生來自縣城或農(nóng)村初中，相當(dāng)一部分學(xué)生來自農(nóng)村，這就導(dǎo)致學(xué)生在信息技術(shù)知識(shí)與學(xué)習(xí)能力上有一定的差異。針對(duì)這種情況，平時(shí)教學(xué)過程中，應(yīng)該注重分層教學(xué)，分配的任務(wù)有基礎(chǔ)型、提高型、挑戰(zhàn)型，讓不同層次的學(xué)生都有任務(wù)可做，學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)，獲得成就感，提高對(duì)信息技術(shù)學(xué)科的興趣，在完成任務(wù)的過程中鍛煉了計(jì)算思維，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的培養(yǎng)。

比如，在解決角谷猜想這個(gè)問題時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解問題的含義，即對(duì)于任意一個(gè)正整數(shù)，若是奇數(shù)，則乘3加1；若是偶數(shù)，則除以2，得到的結(jié)果再按照上述規(guī)則重復(fù)處理，最終總能夠得到1。為了讓學(xué)生都能夠理解算法，以及能運(yùn)用循環(huán)結(jié)構(gòu)解決這個(gè)問題，教師以一個(gè)實(shí)際數(shù)字來演示過程，比如數(shù)字5，是奇數(shù)，按照規(guī)則乘3加1，得到16，此時(shí)得到的結(jié)果是偶數(shù)，按照規(guī)則除以2，得到8，這時(shí)多數(shù)學(xué)生都能按照思路進(jìn)行計(jì)算。如此反復(fù)，學(xué)生可能會(huì)想到用循環(huán)結(jié)構(gòu)，學(xué)有余力的學(xué)生可能就會(huì)想到for循環(huán)結(jié)構(gòu)不能使用，因?yàn)椴恢姥h(huán)次數(shù)，只能使用while循環(huán)結(jié)構(gòu)。這時(shí)繼續(xù)引導(dǎo)，學(xué)生會(huì)想到有兩種情況勢(shì)必要在循環(huán)結(jié)構(gòu)中加上條件，這就運(yùn)用到之前學(xué)的雙分支if條件結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生即使不會(huì)寫代碼，但是思路清晰，學(xué)有余力的學(xué)生可能已經(jīng)根據(jù)算法寫出主要代碼了。最后教師再加以梳理，根據(jù)設(shè)計(jì)的算法步驟，完成代碼的編寫，運(yùn)行調(diào)試，取數(shù)驗(yàn)證程序的正確性。通過對(duì)問題的剖析，提出解決問題的思路，細(xì)化問題，對(duì)復(fù)雜問題進(jìn)行分解，讓不同層次的學(xué)生都能進(jìn)行有效的思考，學(xué)生在思考的過程中鍛煉了計(jì)算思維，提高了解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到觸類旁通的目的。

(二)提升教師專業(yè)能力，完善考核機(jī)制

學(xué)校每年都有繼續(xù)教育培訓(xùn)，培訓(xùn)有線上、線下兩種形式，雖然培訓(xùn)內(nèi)容實(shí)用，但落實(shí)下來卻難收到良好的效果。參與線上、線下培訓(xùn)的教師多數(shù)是被動(dòng)學(xué)習(xí)，收到的效果很不好，培訓(xùn)流于形式，相關(guān)內(nèi)容沒有鉆研，沒有熟悉教材，沒有對(duì)課標(biāo)更好地把握，以至于不能將新的教育教學(xué)理念應(yīng)用到課堂教學(xué)當(dāng)中。

為了提升教師的專業(yè)能力，讓新課標(biāo)教學(xué)理念應(yīng)用于課堂教學(xué)中，每一位信息技術(shù)教師都需要積極地學(xué)習(xí)和思考。由于信息技術(shù)知識(shí)更新速度快，作為信息技術(shù)學(xué)科教師，更應(yīng)該跟上時(shí)代的步伐，走在信息技術(shù)前沿。我們不僅要具備深厚的學(xué)科素養(yǎng)，還要加強(qiáng)自身專業(yè)學(xué)習(xí)，堅(jiān)持活到老，學(xué)到老，豐富自己的學(xué)科專業(yè)知識(shí)，以適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。

(三)開展項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)計(jì)算思維

學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，離不開恰到好處的教學(xué)方法。適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，可以更有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，提高教學(xué)課堂效果。比如，項(xiàng)目式教學(xué)方法就是在教師的指導(dǎo)下，將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目任務(wù)交由小組進(jìn)行完成，小組成員進(jìn)行任務(wù)分工，分別負(fù)責(zé)信息收集、方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、形成報(bào)告和評(píng)價(jià)。學(xué)生可以通過參與項(xiàng)目的實(shí)施來提高解決問題的能力，理解和掌握整個(gè)過程和每個(gè)環(huán)節(jié)的任務(wù)要求?？傊?，課堂教學(xué)就是不斷突出學(xué)生的主體地位，加強(qiáng)學(xué)生之間的相互合作，幫助學(xué)生提高思維能力，加強(qiáng)課堂互動(dòng)，提高學(xué)生的參與度。例如，在學(xué)習(xí)必修1第四章《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》時(shí)，可以引入身體健康質(zhì)量指數(shù)BMI作為項(xiàng)目范例，通過順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，學(xué)生一步一步地了解了變量、輸入輸出函數(shù)、程序的結(jié)構(gòu)等，既完成了項(xiàng)目的各項(xiàng)任務(wù)，又能通過這一計(jì)算結(jié)果了解自己身體胖瘦情況，幫助學(xué)生調(diào)整飲食。學(xué)生對(duì)此類項(xiàng)目活動(dòng)有很高的參與度和濃厚的興趣。

(四)創(chuàng)新教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制，發(fā)揮評(píng)價(jià)作用

借助本學(xué)科的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，教師可以創(chuàng)新評(píng)價(jià)方法，豐富評(píng)價(jià)形式，將評(píng)價(jià)運(yùn)用到學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的過程中，突出過程性評(píng)價(jià)的重要地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與活動(dòng)的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生之間互相評(píng)價(jià)。教師指導(dǎo)評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生參與活動(dòng)的積極性和任務(wù)完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和教學(xué)過程，提高課堂效率。例如，在學(xué)習(xí)制作幻燈片這節(jié)內(nèi)容時(shí)，給學(xué)生更多的自主支配空間，讓學(xué)生自己收集相關(guān)素材，可以小組或個(gè)人完成，提交作品。教師先抽取部分學(xué)生展示自己的作品，并發(fā)表自己的創(chuàng)作想法，以及制作過程中用到哪些知識(shí)，然后同學(xué)點(diǎn)評(píng)，最后教師進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，贊揚(yáng)作品的構(gòu)思和制作過程中出現(xiàn)的亮點(diǎn)，對(duì)不足之處提出改正意見。這樣不僅提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，還鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。

新課程改革已經(jīng)實(shí)施，通過高中信息技術(shù)課程教學(xué)促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力提高是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，任重而道遠(yuǎn)，教師應(yīng)砥礪前行，不斷求索和實(shí)踐運(yùn)用。作為高中信息技術(shù)學(xué)科的核心內(nèi)容，提高計(jì)算思維的應(yīng)用能力，運(yùn)用信息技術(shù)分析和解決問題，形成解決方案，是提高學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。因此，每一位課任教師都應(yīng)該清楚地了解計(jì)算思維在這門學(xué)科中的重要程度。教師需要進(jìn)行更深入的研究，創(chuàng)新教學(xué)，發(fā)現(xiàn)問題，探索問題，然后解決問題。教師應(yīng)找到有效培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力、符合教學(xué)實(shí)踐、有利于學(xué)生終身發(fā)展、有利于學(xué)生更好地適應(yīng)社會(huì)的教學(xué)方法和策略。