高中信息技術(shù)課程中計(jì)算機(jī)思維能力的提升方法

河北省石家莊市第十中學(xué) 楊?lèi)饚X

以智能手機(jī)、電腦等為代表和最為熟悉的外在形式的信息技術(shù)已經(jīng)深入人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中，又被大量、廣泛地開(kāi)發(fā)為多種多樣的形式。高中生不僅熟悉信息技術(shù)的具體展現(xiàn)形式，也對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用、信息技術(shù)的發(fā)展以及信息技術(shù)與個(gè)人成長(zhǎng)的融合有較濃烈的興趣，有更多的期待，更為高中信息技術(shù)課程開(kāi)展打下了良好的基礎(chǔ)，提供了最為重要的前提條件。教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)把握教學(xué)創(chuàng)新思路，重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)思維、計(jì)算機(jī)思維的培養(yǎng)，讓學(xué)生不僅認(rèn)知信息技術(shù)，更能夠在實(shí)踐活動(dòng)中延續(xù)自己的興趣與能動(dòng)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)與發(fā)展、本課學(xué)習(xí)與跨學(xué)科學(xué)習(xí)思維能力之間的融合。

一、計(jì)算機(jī)思維的內(nèi)涵和特征

（一）內(nèi)涵

計(jì)算機(jī)思維是以科學(xué)的驗(yàn)證和分析完成問(wèn)題的解答，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)大腦的思維運(yùn)作方式并進(jìn)行升級(jí)，完成大腦無(wú)法替代的大量的、邏輯的、抽象的、聯(lián)合的計(jì)算或信息處理，實(shí)現(xiàn)高效解決、深度發(fā)展和立體式融合。

（二）特征

其一，計(jì)算機(jī)思維具有包容性，可以普遍適用社會(huì)各角色，如教師、學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展，能夠完美地匹配不同的成長(zhǎng)需求。其二，計(jì)算機(jī)思維具有一定的概念性或抽象性，其本質(zhì)是用更加高效科學(xué)的方法解決問(wèn)題，在實(shí)踐培養(yǎng)該思維、運(yùn)用該思維時(shí)需要結(jié)合具體的問(wèn)題，進(jìn)行生成性或能動(dòng)性模式的開(kāi)發(fā)。其三，計(jì)算機(jī)思維具有靈活性，可以結(jié)合不同的學(xué)習(xí)問(wèn)題、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)思路給出最優(yōu)質(zhì)的解答方案。

二、高中信息技術(shù)教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）教師的信息化素養(yǎng)有待提高

在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，高中信息技術(shù)課程的課時(shí)安排被其他文化課所擠占，教師也缺乏進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新或方法研討的能動(dòng)性，其本身對(duì)于信息化素養(yǎng)和計(jì)算機(jī)思維的理解還停留在教學(xué)生應(yīng)用辦公軟件、基礎(chǔ)軟件和簡(jiǎn)單地進(jìn)行編程層面，自己也缺乏將計(jì)算機(jī)思維融入教學(xué)課程設(shè)計(jì)、活動(dòng)安排中，更難以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)、引導(dǎo)，教學(xué)和實(shí)踐脫鉤。

（二）教學(xué)模式呆板

在實(shí)踐教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，大部分高中信息技術(shù)教師還以理論講述內(nèi)容為主要教學(xué)方法，讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)踐探索的機(jī)會(huì)較少，此類(lèi)本就抽象的內(nèi)容講解起來(lái)更為枯燥難懂。教師本人的故事性和技巧性口頭語(yǔ)言又不夠豐富，使得整個(gè)教學(xué)氣氛較為沉悶。

（三）忽視了對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維的培養(yǎng)

忽視學(xué)生計(jì)算機(jī)思維能力是忽視學(xué)生主體地位的最主要呈現(xiàn)方式。教師習(xí)慣了按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式、教學(xué)流程授課，沒(méi)有從實(shí)踐需求和學(xué)生的成長(zhǎng)變化出發(fā)組織教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生處在被動(dòng)接受知識(shí)的地位，不能夠進(jìn)行自主的學(xué)習(xí)探索，學(xué)生以計(jì)算機(jī)思維為核心的信息技術(shù)素養(yǎng)并不能夠在課上教學(xué)的時(shí)間內(nèi)得到鍛煉和提升。

三、高中信息技術(shù)課程中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維能力的價(jià)值

（一）發(fā)展創(chuàng)新能力，掌握多樣學(xué)習(xí)方法

在教學(xué)中，信息技術(shù)廣泛融合了各基礎(chǔ)文化課程的教學(xué)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了多樣知識(shí)的生動(dòng)展現(xiàn)，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生了更濃厚的認(rèn)知興趣。培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維可以讓其學(xué)會(huì)遷移應(yīng)用和創(chuàng)新應(yīng)用，能夠在掌握視頻技術(shù)、音頻處理技術(shù)等不同的計(jì)算機(jī)能力時(shí)，學(xué)會(huì)將其用于發(fā)展自己的各學(xué)科學(xué)習(xí)技巧，提升自己的學(xué)習(xí)能力。如制作電子錯(cuò)誤資源整理檔案，將自己在數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行整理，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理功能進(jìn)行分類(lèi)標(biāo)簽，既方便自己借由錯(cuò)誤資源整合知識(shí)，又可以實(shí)現(xiàn)回顧式成長(zhǎng)檔案的完成，在一段時(shí)間內(nèi)看到自己的變化。

（二）鍛煉和培養(yǎng)邏輯思維、發(fā)散思維

計(jì)算機(jī)思維的形成是基于科學(xué)的探究、科學(xué)的分析和多角度的學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)該思維能力，可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)從現(xiàn)象分析本質(zhì)，從單一事物聯(lián)想到促進(jìn)其發(fā)展的多角度因素，找尋彼此之間的區(qū)別和聯(lián)系，以計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)為核心，發(fā)展出邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，不僅能夠促進(jìn)自己更好地掌握信息技術(shù)，也能夠?qū)⑵渥饔糜诎l(fā)展生活技能和綜合素養(yǎng)之中。

（三）具備適應(yīng)社會(huì)環(huán)境變化的優(yōu)秀綜合素養(yǎng)

信息技術(shù)的快速發(fā)展是社會(huì)發(fā)展和國(guó)際環(huán)境發(fā)展的具體展現(xiàn)形式之一，也是人才培養(yǎng)的重點(diǎn)方向。為了能夠更好地適應(yīng)時(shí)代和環(huán)境的變化，做成功的筑夢(mèng)人，學(xué)生需要具備良好的計(jì)算機(jī)思維。優(yōu)秀的思維能力可以讓學(xué)生科學(xué)看待信息的變化，養(yǎng)成敏感的信息捕捉能力，能夠在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)、數(shù)學(xué)創(chuàng)新與應(yīng)用中運(yùn)用跨學(xué)科本領(lǐng)提升自己的學(xué)習(xí)效果，不僅具備知識(shí)基礎(chǔ)、能力、技巧，更有學(xué)習(xí)自信和學(xué)習(xí)策略。

四、高中信息技術(shù)課程中提升學(xué)生計(jì)算機(jī)思維能力的方法

（一）樹(shù)立學(xué)生為本的教學(xué)理念

傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)理念對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)習(xí)慣產(chǎn)生了很大的影響。學(xué)校、教師的不重視也讓學(xué)生對(duì)該學(xué)科不上心，沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣；而教師在教學(xué)中又習(xí)慣于采用直接講述較多、實(shí)踐經(jīng)歷較少的教學(xué)方法，使得學(xué)生認(rèn)為計(jì)算機(jī)就是一門(mén)枯燥的、難解的、與自己距離較大的學(xué)科，更缺乏了學(xué)習(xí)熱情。所以在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維時(shí)，教師首先應(yīng)當(dāng)把學(xué)生放在第一位，去思考怎樣才能夠激發(fā)學(xué)生的能動(dòng)意識(shí)，怎樣才能改變學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念，學(xué)生又有哪些學(xué)習(xí)需求和渴望。

高中生的學(xué)業(yè)壓力非常大，對(duì)于不列在考試范圍之內(nèi)的信息技術(shù)課程就有更多的學(xué)習(xí)熱情，認(rèn)為在課上可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆潘珊退季S的整理。教師就可以順應(yīng)學(xué)生的此種需求，利用學(xué)生感興趣的視頻資料等導(dǎo)入課程，再引入有關(guān)數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)等的相關(guān)內(nèi)容。課程開(kāi)始，播放呈黑色的多媒體畫(huà)面，停留2—3秒，在學(xué)生產(chǎn)生疑惑，認(rèn)為課件損壞或設(shè)備損壞時(shí)，視頻中房屋照明燈帶相繼亮起，智能客服說(shuō)出“歡迎回家”，空調(diào)、電視相繼啟動(dòng)，引入“智能家居”的話(huà)題，讓學(xué)生在視覺(jué)、聲音的刺激下，有學(xué)習(xí)的能動(dòng)意識(shí)。教師再請(qǐng)學(xué)生思考：該段視頻展現(xiàn)了哪些信息化知識(shí)？是否涉及編碼、數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)？我們能否通過(guò)自己的簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)，將家里的不智能環(huán)境變?yōu)橹悄墉h(huán)境？讓學(xué)生有探索的欲望，有學(xué)習(xí)的沖動(dòng)。

（二）培養(yǎng)學(xué)生靈活的學(xué)習(xí)方法

計(jì)算機(jī)思維是靈活的、多樣的，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維的方法、讓學(xué)生掌握的學(xué)習(xí)方法也應(yīng)當(dāng)是靈活多樣的。例如，用多媒體課件來(lái)展示信息技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)生活實(shí)踐中的具體應(yīng)用方式，使教學(xué)變得更直觀形象；或應(yīng)用熱點(diǎn)社會(huì)新聞讓學(xué)生切實(shí)感受到計(jì)算機(jī)或信息技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)際的關(guān)聯(lián)作用，突出其實(shí)踐意義。

教師可在教學(xué)盲盒中放入一系列寫(xiě)了實(shí)際應(yīng)用案例的紙條，請(qǐng)學(xué)生以小組為單位，隨機(jī)抽取一個(gè)，如Siri、特斯拉無(wú)人操控汽車(chē)、視頻游戲、智能客服等。小組抽到習(xí)題之后，在組內(nèi)討論該案例反映了人工智能在哪些領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)生是否可以推測(cè)出來(lái)其基本的應(yīng)用原理，能否利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的編程開(kāi)發(fā)智能工具，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)該案例中的人工智能系統(tǒng)，只需要簡(jiǎn)單寫(xiě)出系統(tǒng)的主要框架即可。學(xué)生在新奇好玩的游戲活動(dòng)中感受到了學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性，廣泛利用已學(xué)習(xí)的知識(shí)和輔助學(xué)習(xí)材料開(kāi)始自我學(xué)習(xí)與自我研究，并在實(shí)踐學(xué)習(xí)中充分看到了信息技術(shù)與生活之間的關(guān)系，能夠厘清各信息元素之間、信息與生活之間的邏輯關(guān)系。

（三）發(fā)揮多樣共享資源的教學(xué)優(yōu)勢(shì)

培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維不僅需要發(fā)揮教師的教學(xué)作用和引導(dǎo)能力，更需要借助全方位的、多樣的共享資源彌補(bǔ)教師個(gè)人教學(xué)的不足或教學(xué)素材中沒(méi)有盡善盡美表現(xiàn)出來(lái)的部分，能夠讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)資源、整合資源、學(xué)習(xí)資源、利用資源，學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)思維與信息進(jìn)行溝通，借由信息手段解決學(xué)習(xí)問(wèn)題，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)意識(shí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)正確網(wǎng)絡(luò)觀念和發(fā)展觀念的塑造。

請(qǐng)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，看一下學(xué)校平臺(tái)上教師所上傳文章的成績(jī)是怎樣的。學(xué)生自己選擇是語(yǔ)數(shù)外教師還是音體美教師，選擇科普類(lèi)文章、教學(xué)類(lèi)文章還是實(shí)時(shí)信息類(lèi)文章，記錄其閱讀量、留言量、下載量、收藏量和轉(zhuǎn)發(fā)量，將其匯總為科學(xué)的數(shù)據(jù)整理表格，并嘗試以其中某一類(lèi)數(shù)字記錄結(jié)果為例，分析其中包含的算法。學(xué)生為了達(dá)成這一任務(wù)結(jié)果，不僅需要借助學(xué)校學(xué)習(xí)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)資源，更需要運(yùn)用教師給到的教學(xué)資源，如教學(xué)視頻、教學(xué)案例、教材內(nèi)容，還需要在小組內(nèi)通過(guò)實(shí)驗(yàn)整理和分析討論看到所需知識(shí)的不充分點(diǎn)，借由圖書(shū)館、在線交流平臺(tái)、學(xué)習(xí)討論群等實(shí)現(xiàn)知識(shí)的延展和豐富，掌握多種多樣的知識(shí)，其根本目的是解決這一學(xué)習(xí)難題和困惑點(diǎn)。學(xué)生在資源共享中解決了學(xué)習(xí)障礙，更真切地感受到網(wǎng)絡(luò)資源、信息技術(shù)對(duì)于個(gè)人學(xué)習(xí)能力成長(zhǎng)的必要性，在后續(xù)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)自主地應(yīng)用計(jì)算機(jī)的關(guān)聯(lián)性、包容性、多樣性思維，使自己的學(xué)習(xí)方法更多樣，學(xué)習(xí)途徑更寬廣。

（四）給予學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)

傳統(tǒng)的高中信息技術(shù)教學(xué)基本以教師講解為主，學(xué)生能進(jìn)行實(shí)踐的時(shí)間少、機(jī)會(huì)少，也多以課上剩余的時(shí)間為主；且缺乏進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的自主性，多在教師安排的學(xué)習(xí)課題、實(shí)驗(yàn)形式或指導(dǎo)干預(yù)下完成，既不能選擇自己感興趣的題材和內(nèi)容，又不能夠充分實(shí)現(xiàn)自我驗(yàn)證、自我反思與自我升級(jí)。所以在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加趣味性實(shí)驗(yàn)，以及生活化、實(shí)用化實(shí)踐的機(jī)會(huì)，但不約束學(xué)生需要通過(guò)何種形式完成自我探索，而只進(jìn)行方向的引導(dǎo)和秩序的管理，讓學(xué)生在自我探索中感受邏輯知識(shí)，能將抽象內(nèi)容變?yōu)閷?shí)際能力。

以項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的方式將學(xué)生分成學(xué)習(xí)小組，每一小組成員既有學(xué)習(xí)能力較好、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)較強(qiáng)的學(xué)生，又有計(jì)算機(jī)意識(shí)和能力較弱的學(xué)生，實(shí)現(xiàn)組內(nèi)學(xué)習(xí)力量的互補(bǔ)和優(yōu)勢(shì)互換。讓其以“簡(jiǎn)單編程”這一主題開(kāi)展學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生從分析自己組內(nèi)成員的整體實(shí)力入手，選擇不同的項(xiàng)目開(kāi)展方向，如利用編程反映身體的實(shí)時(shí)健康情況，利用編程控制家里的電器開(kāi)關(guān)，利用編程制作人工智能小玩具，或利用編程實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資料的快速搜索等。學(xué)生在確定了項(xiàng)目開(kāi)展的方向之后，根據(jù)計(jì)劃表整理實(shí)驗(yàn)所需的材料，設(shè)計(jì)實(shí)踐方案，整理出小組已經(jīng)具備的必要條件和不具備的必要條件，確定應(yīng)當(dāng)從何處補(bǔ)充這些條件，將其上傳至交流平臺(tái)，教師進(jìn)行統(tǒng)一的整理、記錄和存儲(chǔ)，方便后續(xù)進(jìn)行實(shí)踐反思。將整個(gè)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，學(xué)生仔細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，包含成功與失敗的往復(fù)階段，并針對(duì)失敗的結(jié)果進(jìn)行討論，整理好原因，進(jìn)行二次實(shí)驗(yàn)。在完成該項(xiàng)目之后，教師以作品展示的方式組織主題交流課，每一小組既要展示自己的項(xiàng)目成果，又要回答教師和其他小組學(xué)生提出的問(wèn)題，幫助班級(jí)學(xué)生都能從多角度認(rèn)知信息技術(shù)，有科學(xué)的計(jì)算機(jī)思維和能力。最后，再進(jìn)行整體的活動(dòng)反思與總結(jié)，對(duì)應(yīng)活動(dòng)計(jì)劃表，看與預(yù)期是否一致；如果結(jié)果不一致，產(chǎn)生問(wèn)題的原因又在哪里，這樣讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)思維的螺旋式成長(zhǎng)。

（五）促進(jìn)教師計(jì)算機(jī)思維的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)

教師作為學(xué)生成長(zhǎng)道路上的明燈，自己首先應(yīng)當(dāng)具備堅(jiān)實(shí)的信息素養(yǎng)和良好的計(jì)算機(jī)思維，才能夠?yàn)閷W(xué)生帶來(lái)不一樣的、新穎的知識(shí)，能夠從多角度解答學(xué)生的提問(wèn)。教師用自身的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)態(tài)度為學(xué)生樹(shù)立良好的榜樣，并可以在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行適時(shí)的點(diǎn)撥與管理，起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。要實(shí)現(xiàn)該方面的成長(zhǎng)，需要多方面的努力。首先，需要學(xué)校重視教師的計(jì)算機(jī)思維，定期舉辦專(zhuān)業(yè)的知識(shí)講座活動(dòng)，聘請(qǐng)校外專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域人才，向教師介紹計(jì)算機(jī)行業(yè)的前沿成果，讓教師的思維與行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)保持一致。同時(shí)，定期舉辦教師之間的專(zhuān)業(yè)研討活動(dòng)，互相交流學(xué)習(xí)在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維能力方面的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，做到資源互補(bǔ)，優(yōu)勢(shì)共享。其次，教師也應(yīng)當(dāng)有專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)的明確計(jì)劃，既要知道自己在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)需要完善、補(bǔ)充哪方面的知識(shí)，又要分階段地制訂成長(zhǎng)計(jì)劃，每一階段的計(jì)劃完成之后進(jìn)行仔細(xì)記錄。同時(shí)，要在課下深入解讀教材內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和自己學(xué)習(xí)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)理念，實(shí)現(xiàn)思維到能力、知識(shí)到技巧方面的升級(jí)。

培養(yǎng)高中生的計(jì)算機(jī)思維能力是發(fā)展學(xué)生綜合素養(yǎng)、解決教學(xué)難題、突破教學(xué)困境的根本性方法。在實(shí)踐中，教師要能夠正確看待現(xiàn)存的教學(xué)問(wèn)題，堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為根本目標(biāo)，靈活運(yùn)用多樣的教學(xué)方法，讓學(xué)生能夠借用多樣教學(xué)資源和實(shí)踐化學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)掌握學(xué)習(xí)技巧，發(fā)展個(gè)性化計(jì)算機(jī)思維。