計(jì)算思維在高中信息技術(shù)教學(xué)中的培養(yǎng)

張瑾

隨著信息化的發(fā)展，問(wèn)題的呈現(xiàn)方式變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)人們解決問(wèn)題的水平也提出了更高的要求。高中信息技術(shù)教師有必要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，從而提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。python語(yǔ)言相較于其他的編程語(yǔ)言，有簡(jiǎn)單易學(xué)、拓展性強(qiáng)、內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，可以成為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要載體。但在當(dāng)前的高中信息技術(shù)教學(xué)中，還存在教學(xué)方式比較單一、忽視學(xué)生主體性等問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生雖然能夠記住知識(shí)，卻難以真正理解使用計(jì)算機(jī)科學(xué)解決問(wèn)題的有效方法，影響了學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)長(zhǎng)。鑒于此，本文對(duì)高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并以python編程教學(xué)為例，總結(jié)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的對(duì)策以及教學(xué)反思，以供參考。

一、高中信息技術(shù)教學(xué)中計(jì)算思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀

計(jì)算思維的培養(yǎng)是學(xué)生學(xué)習(xí)中不可缺少的一部分，但從當(dāng)前的高中信息技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，影響信息技術(shù)課程價(jià)值的最大化實(shí)現(xiàn)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）學(xué)生計(jì)算思維水平低

高中學(xué)生通過(guò)日常生活對(duì)信息技術(shù)的探索以及初中階段的學(xué)習(xí)，大多已掌握基本的信息技術(shù)知識(shí)和應(yīng)用技能，獲得使用信息技術(shù)解決問(wèn)題的實(shí)踐基礎(chǔ)。但很多學(xué)生是初次接觸python編程，不具備編程基礎(chǔ)；還有一些學(xué)生對(duì)編程存在誤解，認(rèn)為編程是一件很難的事情。在python編程學(xué)習(xí)中，學(xué)生在面對(duì)比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題時(shí)可以套用模板加以解決，但對(duì)于比較復(fù)雜的編程問(wèn)題卻難以找到科學(xué)的問(wèn)題解決思路，缺乏計(jì)算思維。

（二）課程教學(xué)方式單一

在當(dāng)前的高中信息技術(shù)教學(xué)中，多數(shù)教師仍然使用講練結(jié)合的教學(xué)策略，先通過(guò)講解將知識(shí)傳遞給學(xué)生，再讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)。學(xué)生實(shí)際上并沒(méi)有得到獨(dú)立解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)，只是在重復(fù)，難以在這樣的編程學(xué)習(xí)中體會(huì)到編程帶來(lái)的成就感，課堂參與程度比較低，不利于自身計(jì)算思維的發(fā)展。此外，部分學(xué)校會(huì)讓學(xué)生學(xué)習(xí)C語(yǔ)言、VB語(yǔ)言等難度比較高的編程語(yǔ)言，導(dǎo)致學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展受阻。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，需要學(xué)校和教師采取更加多元化的教學(xué)策略，讓學(xué)生獲得使用信息技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)。

二、立足計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教學(xué)對(duì)策

在高中信息技術(shù)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，需要教師重視問(wèn)題解決的教學(xué)，對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程進(jìn)行細(xì)化，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在問(wèn)題解決的過(guò)程中對(duì)問(wèn)題進(jìn)行拆解以及分析，形成良好的優(yōu)化意識(shí)，學(xué)會(huì)用更好的方法解決問(wèn)題。教師可以采取以下的策略實(shí)施python編程教學(xué)，讓學(xué)生的思維逐漸得到優(yōu)化，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)長(zhǎng)。

（一）重視情境創(chuàng)設(shè)，激活思維體驗(yàn)

在培養(yǎng)學(xué)生使用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力時(shí)，需避免讓學(xué)生枯燥地思考，要讓學(xué)生可以聯(lián)系實(shí)際生活需求探索解決問(wèn)題的方法，更好地激活學(xué)生的思維潛能，讓學(xué)生產(chǎn)生更加深度的思考。因此，教師要重視教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，為學(xué)生提供生活背景，讓學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析，進(jìn)而提高學(xué)生在課堂上的參與度。教師在情境創(chuàng)設(shè)時(shí)要充分考慮學(xué)生思維的最近發(fā)展區(qū)，聯(lián)系學(xué)生的真實(shí)體驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的探索興趣。

以“數(shù)據(jù)與系統(tǒng)”單元教學(xué)為例，該單元授課結(jié)束后，筆者鑒于學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了很多python編程語(yǔ)言知識(shí)，在對(duì)學(xué)生所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析整理后設(shè)置了一堂總結(jié)活動(dòng)課，讓學(xué)生在實(shí)踐體驗(yàn)中靈活應(yīng)用已掌握知識(shí)解決問(wèn)題。在這堂活動(dòng)課中，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生在綜合解決問(wèn)題的過(guò)程中鞏固列表動(dòng)態(tài)的增、刪、改、查，函數(shù)參數(shù)傳遞、數(shù)據(jù)庫(kù)的使用等知識(shí)，并讓學(xué)生學(xué)會(huì)結(jié)合自己收集到的信息進(jìn)行算法解決方案的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的。結(jié)合制定的教學(xué)目標(biāo)，筆者在活動(dòng)課導(dǎo)入環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生說(shuō)道：“最近老師聽(tīng)說(shuō)一位同事遇到困難了。學(xué)校讓他統(tǒng)計(jì)班級(jí)里每個(gè)學(xué)生每科的考試成績(jī)，但是班級(jí)里面學(xué)生數(shù)量很多，而且學(xué)科較多，他作為一名班主任感到這項(xiàng)工作比較吃力，我們能否幫助他更快更好地完成信息統(tǒng)計(jì)呢？”數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)對(duì)學(xué)生來(lái)講很熟悉，但學(xué)生還沒(méi)有真正應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，這無(wú)疑為學(xué)生的問(wèn)題解決打開(kāi)新思路。筆者順勢(shì)告訴學(xué)生這次活動(dòng)的主要目標(biāo)：運(yùn)用已經(jīng)掌握的知識(shí)，制作“成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”，讓學(xué)生帶著清晰的目標(biāo)意識(shí)參與到知識(shí)探究中，有助于學(xué)生計(jì)算思維的養(yǎng)長(zhǎng)。

（二）引導(dǎo)分析問(wèn)題，制定實(shí)踐計(jì)劃

良好的計(jì)算思維不單指學(xué)生可以解決某一個(gè)問(wèn)題，而是學(xué)生可以先根據(jù)問(wèn)題的基本特征進(jìn)行抽象處理，然后用形式化的方法描述問(wèn)題，再運(yùn)用模塊化和系統(tǒng)化方法制定解決問(wèn)題的方案，最后運(yùn)用科學(xué)合理的算法驗(yàn)證方案的可行性，從而讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中提高知識(shí)遷移的能力，促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)性發(fā)展。因此，教師要注重給學(xué)生創(chuàng)造開(kāi)放的學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生可以認(rèn)真地分析問(wèn)題，嘗試自行制定問(wèn)題解決方案，讓學(xué)生的問(wèn)題解決更具有條理性，有效提升學(xué)生的計(jì)算思維水平。

在讓學(xué)生制作“成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”前，筆者將學(xué)生分成多個(gè)小組，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢相關(guān)的資料，先了解“成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”大體需要包含哪些功能，如登錄系統(tǒng)、添加成績(jī)、刪除成績(jī)、查找成績(jī)、修改成績(jī)等，再讓學(xué)生結(jié)合掌握到的這些基本情況，制作一份簡(jiǎn)單的思維導(dǎo)圖，梳理解決問(wèn)題的思路和過(guò)程。筆者通過(guò)思維導(dǎo)圖對(duì)學(xué)生查閱資料的情況進(jìn)行了解和分析后，向?qū)W生電腦端傳送了相關(guān)資料，讓學(xué)生了解“登錄模塊代碼”，從而幫助學(xué)生解決困惑，知道自己還沒(méi)有掌握的知識(shí)點(diǎn)是如何進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)，使學(xué)生可以更好地解決這次面對(duì)的問(wèn)題。在學(xué)生結(jié)合教師提供的資料進(jìn)行充分的自主學(xué)習(xí)之后，筆者再讓學(xué)生結(jié)合自主學(xué)習(xí)的成果以及一開(kāi)始制作出的思維導(dǎo)圖，再次制定完整的工作流程，同時(shí)也明確小組內(nèi)每個(gè)成員需要完成的任務(wù)。

（三）促進(jìn)探究學(xué)習(xí)，分析解決方案

在學(xué)生制定較為完整的問(wèn)題解決方案后，教師要及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)制定好的方案設(shè)計(jì)合理的算法，提高學(xué)生使用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力。高中學(xué)生的算法設(shè)計(jì)能力還不強(qiáng)，還有待教師為自己提供必要的幫助。因此，教師需幫助學(xué)生設(shè)計(jì)偏難功能模塊的算法，并且引導(dǎo)學(xué)生將各個(gè)模塊組合到一起，增強(qiáng)學(xué)生解題能力。

在制作“成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”時(shí)，筆者讓各個(gè)小組根據(jù)自己的實(shí)際需求整理算法，為后續(xù)實(shí)踐操作做好準(zhǔn)備。在這個(gè)過(guò)程中，筆者也注重引導(dǎo)學(xué)生對(duì)算法進(jìn)行完善，如有的小組在設(shè)置“登錄界面”時(shí)考慮不全面，沒(méi)有考慮信息輸入錯(cuò)誤時(shí)的反饋，于是筆者引導(dǎo)學(xué)生回憶自己在登錄其他系統(tǒng)時(shí)的情景，讓學(xué)生思考如何增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)，并且根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求，指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)算法的設(shè)計(jì)。

（四）加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練，優(yōu)化思維方式

實(shí)踐應(yīng)用是讓學(xué)生的計(jì)算思維獲得快速發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。因此，教師要留有充足的時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行方案的落實(shí)，讓學(xué)生在實(shí)踐體驗(yàn)的過(guò)程中獲得對(duì)用信息技術(shù)解決問(wèn)題產(chǎn)生更深刻的認(rèn)識(shí)。編程語(yǔ)言的實(shí)踐和學(xué)生以往使用word、PPT等工具制作作品不同，學(xué)生容易暴露更多的問(wèn)題，如有時(shí)程序即便可以運(yùn)行，但也會(huì)顯示頁(yè)面錯(cuò)誤，而學(xué)生卻難以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。此時(shí)教師要注重指導(dǎo)學(xué)生，加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流合作，讓學(xué)生認(rèn)真地對(duì)自己設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊內(nèi)部進(jìn)行分析，思考模塊之間的調(diào)用是否出現(xiàn)了問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生自己解決問(wèn)題，從而讓學(xué)生的計(jì)算思維得到進(jìn)一步拓展和鞏固，使學(xué)生享受編程的樂(lè)趣，認(rèn)識(shí)到編程其實(shí)不難，促進(jìn)學(xué)生對(duì)python語(yǔ)言的深入學(xué)習(xí)。

在制作“成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”時(shí)，由于完整的系統(tǒng)編程量比較大，因此，筆者鼓勵(lì)學(xué)生在這次的實(shí)踐中只需要增加2－3科成績(jī)、十名學(xué)生信息即可，并引導(dǎo)學(xué)生注重分工合作，合作完成模塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)也提醒學(xué)生在編程時(shí)增加注釋，讓最后的整合環(huán)節(jié)更加順利。

（五）改進(jìn)評(píng)價(jià)方式，啟發(fā)再次創(chuàng)作

Python編程語(yǔ)言相對(duì)簡(jiǎn)單，但是對(duì)于學(xué)生來(lái)講還是存在一定的困難。因此，在對(duì)學(xué)生所制系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，教師要以激勵(lì)性評(píng)價(jià)、發(fā)展性評(píng)價(jià)為主，保持學(xué)生參與編程學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生可以形成更加強(qiáng)烈的探索興趣。教師要注重引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自己的錯(cuò)誤，讓學(xué)生思考如何解決問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的編程自信心，讓學(xué)生樂(lè)于對(duì)自己的作品進(jìn)行不斷完善。

在學(xué)生完成制作“成績(jī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”之后，筆者讓各個(gè)小組展示自己小組的成果，并說(shuō)一說(shuō)自己所在小組在編程的過(guò)程中采取了怎樣的做法、遇到了哪些困難，從而讓學(xué)生可以在交流和傾聽(tīng)的過(guò)程中對(duì)如何使用python語(yǔ)言產(chǎn)生更加深刻的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和成就感。

三、立足計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教學(xué)反思

在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，是新課程標(biāo)準(zhǔn)下高中信息技術(shù)教學(xué)的主要目標(biāo)，而在采取上述策略來(lái)對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，教師也應(yīng)關(guān)注以下問(wèn)題。

（一）重視學(xué)生對(duì)抽象模型的確立

學(xué)生更加傾向于使用已學(xué)到的知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問(wèn)題。教師要重視生活情境的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生可以聯(lián)系自己熟悉的情形在腦海中預(yù)設(shè)解決問(wèn)題的程序，使學(xué)生建立抽象模型，從而促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。相較于flash、word等方面的知識(shí)，編程語(yǔ)言知識(shí)比較枯燥和乏味，尤其是在學(xué)習(xí)比較復(fù)雜的功能模塊時(shí)，很多學(xué)生會(huì)放棄思考，直接照搬照抄模塊，導(dǎo)致自己制作的程序出現(xiàn)諸多問(wèn)題。因此，教師要重視學(xué)生對(duì)抽象模型的確立，讓學(xué)生的探索目標(biāo)變得更加簡(jiǎn)潔、清晰，讓學(xué)生在積極主動(dòng)參與中獲得計(jì)算思維上的強(qiáng)化。

（二）引導(dǎo)學(xué)生探索最優(yōu)算法

編程實(shí)踐可以讓學(xué)生的計(jì)算思維獲得更好的發(fā)展。在高中信息技術(shù)教學(xué)時(shí)，教師要為學(xué)生創(chuàng)造充足的編程機(jī)會(huì)，給學(xué)生提供各種各樣的編程課題，改變學(xué)生機(jī)械重復(fù)教材方案的情況，讓學(xué)生主動(dòng)思考編程知識(shí)應(yīng)用的各種情況，從而使學(xué)生的計(jì)算思維獲得更好的發(fā)展。教師也要積極引導(dǎo)學(xué)生探索算法的優(yōu)化方式，讓學(xué)生思考如何使用更加簡(jiǎn)潔又充實(shí)的方式解決問(wèn)題，改善高中學(xué)生在編程中容易出現(xiàn)的畏難狀況，讓學(xué)生的計(jì)算思維得以養(yǎng)成。

（三）注重評(píng)價(jià)中質(zhì)和量的結(jié)合

在高中階段開(kāi)展信息技術(shù)課程，目的不僅僅是讓學(xué)生掌握簡(jiǎn)單的信息技術(shù)知識(shí)和技能，更是為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，讓學(xué)生可以在未來(lái)更好地參與到信息化社會(huì)中。因此，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，教師要增強(qiáng)促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的意識(shí)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的“質(zhì)”和“量”進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，為學(xué)生的成長(zhǎng)創(chuàng)造更好的空間。比如，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，教師可以設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量表，對(duì)學(xué)生的編程表現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估，或直接使用語(yǔ)言的方式向?qū)W生傳遞激勵(lì)并指出不足?？傊處熞褂酶哂芯C合性的評(píng)價(jià)手段，讓教學(xué)評(píng)價(jià)的信度和效度獲得提高，實(shí)現(xiàn)以評(píng)促學(xué)、以評(píng)促教目標(biāo)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，對(duì)促進(jìn)學(xué)生的未來(lái)發(fā)展有積極的意義。高中生處在思維發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，高中信息技術(shù)教師要充分發(fā)揮python教學(xué)特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，提高學(xué)生思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生可以更好地借助信息技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題，讓計(jì)算思維助推學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。