以計(jì)算思維為核心導(dǎo)向的高中信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐

摘 要：在新課改的推動(dòng)下，學(xué)科人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)也在逐漸提高，新課標(biāo)提出了包括計(jì)算思維在內(nèi)的信息技術(shù)核心素養(yǎng)。為保證學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展，高中信息技術(shù)教師應(yīng)理解信息技術(shù)學(xué)科的意義、內(nèi)涵與價(jià)值，剖析學(xué)科教學(xué)存在的問題，總結(jié)教學(xué)方式與創(chuàng)新作業(yè)設(shè)計(jì)，通過開展數(shù)字化練習(xí)，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維與學(xué)科素養(yǎng)的高效育成。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù)；計(jì)算思維；教學(xué)策略；核心素養(yǎng)

作者簡介：吳燕（1982—），女，江蘇省南通市小海中學(xué)。

計(jì)算思維是以計(jì)算機(jī)為媒介來進(jìn)行科學(xué)分析與問題解決的一種思維方式，相比傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維與工程思維，它更加抽象和靈活，也更具思辨性，是信息技術(shù)核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。在教學(xué)中，高中信息技術(shù)教師應(yīng)明確教學(xué)目標(biāo)，以課程為載體，引入貫穿計(jì)算思維的理論內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，強(qiáng)化學(xué)生的理性思維，幫助學(xué)生構(gòu)建計(jì)算思維體系，進(jìn)而使學(xué)生能夠獨(dú)立解決實(shí)際問題，達(dá)成高效育成信息技術(shù)核心素養(yǎng)的學(xué)科目標(biāo)。

一、計(jì)算思維概述

區(qū)別于數(shù)學(xué)、物理學(xué)科，信息技術(shù)學(xué)科計(jì)算思維的基礎(chǔ)模式依托于計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，是將所提供的字符及代碼翻譯成數(shù)據(jù)，再通過程序轉(zhuǎn)譯，將數(shù)據(jù)再翻譯成代碼的思維程序轉(zhuǎn)譯過程。對(duì)此，計(jì)算思維可以看作是一種將人的智慧與機(jī)械的智能有機(jī)結(jié)合的思維模式。在學(xué)習(xí)信息技術(shù)學(xué)科的過程中，學(xué)生既要熟練掌握各類基礎(chǔ)知識(shí)，也要具備運(yùn)用計(jì)算思維分析與解決問題的能力。學(xué)生在面對(duì)抽象的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以借助計(jì)算思維，將復(fù)雜的思考過程細(xì)化為思維節(jié)點(diǎn)或具體操作。這不僅有助于學(xué)生把握解題技巧，培養(yǎng)解題能力，同時(shí)能強(qiáng)化他們的邏輯思辨能力，進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)抽象信息的分析能力以及對(duì)實(shí)際問題的解答能力。

二、培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的價(jià)值與意義

（一）新課改的要求

隨著時(shí)代發(fā)展，我國以科教興國為核心主旨，逐步推動(dòng)新課改，大力培育技術(shù)型人才。如今，學(xué)生雖然可以在日常生活中親身感知科技與生活的融合，感受信息技術(shù)給人們生活起居和日常出行帶來的便利，但教師如果不加以引導(dǎo)，學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的認(rèn)知容易停留于生活層面，缺乏對(duì)技術(shù)層面更深層次的探究?，F(xiàn)階段，各國之間的競爭焦點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)向科技領(lǐng)域，為使我國在國際競爭中搶占先機(jī)、拔得頭籌，學(xué)校需要發(fā)揮自己作為信息技術(shù)普及教育的有效媒介的作用，培養(yǎng)國家所需要的科技人才。對(duì)此，教育部開始對(duì)高中信息技術(shù)教材及教學(xué)方式進(jìn)行改革，明確規(guī)定了信息技術(shù)核心素養(yǎng)以及能力標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)要求。其中，以計(jì)算思維為核心導(dǎo)向的教學(xué)思路，為后續(xù)相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，引導(dǎo)教師樹立與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)理念，不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，革新教學(xué)思路，讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識(shí)，構(gòu)建信息技術(shù)知識(shí)體系，為國家科技領(lǐng)域戰(zhàn)略發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

（二）提升教師學(xué)科素養(yǎng)

新課改和“雙減”政策對(duì)教師提出了更高的教學(xué)要求，教師在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維等信息技術(shù)核心素養(yǎng)的過程中，要革新教學(xué)觀念，創(chuàng)新教學(xué)思路，拓展教學(xué)層次。目前，傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)方式已經(jīng)與現(xiàn)代教育發(fā)展相脫節(jié)，不符合素質(zhì)教育教學(xué)導(dǎo)向。因此，高中信息技術(shù)教師應(yīng)該主動(dòng)革新教育理念，采取更加科學(xué)合理的教學(xué)方法，以育成學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)，使自己的教學(xué)符合新課改要求，讓學(xué)生的信息技術(shù)能力得以全面發(fā)展。

（三）促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展

在國家大力培養(yǎng)高端技術(shù)人才的背景下，社會(huì)對(duì)人才的要求不斷提高，尤其是對(duì)信息技術(shù)的掌握，已成為學(xué)生未來發(fā)展的必備技能。在計(jì)算思維素養(yǎng)培養(yǎng)過程中，往往需要以數(shù)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，發(fā)展數(shù)學(xué)建模能力，這也保證了學(xué)生跨學(xué)科能力的高效育成。同時(shí)，計(jì)算思維體系中蘊(yùn)含邏輯思維，學(xué)生在掌握信息技術(shù)的過程中，還能養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)思考的習(xí)慣。

三、計(jì)算思維培養(yǎng)的實(shí)施策略

（一）應(yīng)用實(shí)例，強(qiáng)化計(jì)算思維

高中信息技術(shù)教材內(nèi)容有時(shí)會(huì)涉及晦澀難懂的概念，因此教師在信息技術(shù)課程教學(xué)中可以提出蘊(yùn)含計(jì)算思維的教學(xué)問題，以促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)參與，提高課堂整體參與度，從而高效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力，不斷提升他們的計(jì)算思維素養(yǎng)。

以教科版高中信息技術(shù)必修一第四單元第三節(jié)“非數(shù)值計(jì)算”為例，教師在課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)側(cè)重于讓學(xué)生初步理解非數(shù)值計(jì)算的概念，鼓勵(lì)他們自主選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，構(gòu)思有效解決非數(shù)值計(jì)算問題的方案。部分非數(shù)值計(jì)算概念較為繁雜，針對(duì)這一教學(xué)難點(diǎn)，教師可以普及基礎(chǔ)概念，如“分治思想”和“二分查找”，并用通俗的例子進(jìn)行解釋。舉例來說，對(duì)于“分治思想”，教師可以利用任務(wù)分析進(jìn)行概念解釋：“同學(xué)們，就像做飯一樣，如果讓沒有烹飪經(jīng)驗(yàn)的人做一道菜，他可能會(huì)感到很困難。但如果我們將做飯的任務(wù)分解成洗菜、切菜、燒菜等具體步驟，任務(wù)就會(huì)變得簡單。這就是‘分治思想，它不僅適用于日常生活，也適用于信息技術(shù)學(xué)習(xí)?！痹谥v解遞歸概念時(shí)，教師可以聯(lián)系數(shù)學(xué)中的斐波那契數(shù)列，或用類比的方法，通過趣味問題進(jìn)行引導(dǎo)：“一對(duì)夫婦有五個(gè)孩子，大哥比二哥大兩歲，二哥比三弟大兩歲，以此類推，如果最小的弟弟只有三歲，那么年齡最大的大哥多少歲？”學(xué)生在思考分析中，逐步理解遞歸概念，培養(yǎng)計(jì)算思維以及閱讀題目與獲取關(guān)鍵信息的能力，掌握實(shí)踐技巧，進(jìn)而促進(jìn)信息技術(shù)知識(shí)體系的整體構(gòu)建和跨學(xué)科數(shù)學(xué)思維能力的發(fā)展。

總之，教師可以通過列舉生活案例的方式引導(dǎo)學(xué)生展開聯(lián)想，將課堂知識(shí)與日常生活相融合，促使學(xué)生充分調(diào)動(dòng)知識(shí)儲(chǔ)備，探尋解題方法，助力學(xué)生計(jì)算思維的提升［1］。

（二）參考基礎(chǔ)，開展分層教學(xué)

傳統(tǒng)信息技術(shù)教學(xué)通常采用統(tǒng)一的課程內(nèi)容，無法滿足不同學(xué)生的需求，缺乏個(gè)性化指導(dǎo)。在新課改背景下，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)科基礎(chǔ)，采用分層教學(xué)法，促進(jìn)各層次學(xué)生的綜合發(fā)展，確保他們計(jì)算思維的高效構(gòu)建［2］。

以教科版高中信息技術(shù)必修一第四單元第二節(jié)“數(shù)值計(jì)算”為例，教師在設(shè)計(jì)課程時(shí)，應(yīng)將重點(diǎn)放在讓學(xué)生了解程序設(shè)計(jì)基本知識(shí)上，并讓學(xué)生嘗試進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的基本操作，設(shè)計(jì)合適的程序來解決實(shí)際問題，養(yǎng)成修正和調(diào)試程序的能力，強(qiáng)化計(jì)算思維。在教學(xué)初期，學(xué)生可能已初步掌握信息技術(shù)編程能力，但不知道如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。對(duì)此，教師應(yīng)了解學(xué)生的信息技術(shù)知識(shí)掌握情況，通過分層教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生綜合利用知識(shí)解決問題。本文依據(jù)各層次學(xué)生的實(shí)踐能力，分別設(shè)計(jì)了三個(gè)難度系數(shù)的數(shù)值計(jì)算問題：1.閱讀教材中水仙花數(shù)模型的構(gòu)建過程，理解模型數(shù)據(jù)的正確編程方法；2.用自己的理解分析水仙花數(shù)模型，并根據(jù)已學(xué)知識(shí)和計(jì)算思維進(jìn)行簡單編程，計(jì)算得出水仙花數(shù)；3.分析一段錯(cuò)誤的水仙花數(shù)模型程序，找出其中的錯(cuò)誤并根據(jù)自己的計(jì)算思維修正程序，使其正常運(yùn)行。通過這樣的任務(wù)設(shè)計(jì)，學(xué)生可以選擇適合自己能力的課程任務(wù)，自我審視，自建觀點(diǎn)，自主判斷。

總之，分層教學(xué)法可以幫助學(xué)生強(qiáng)化計(jì)算思維，構(gòu)建計(jì)算思維體系，從而明確學(xué)習(xí)方向。教師要參考學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、階段成績、課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)能力等，制訂相應(yīng)的學(xué)習(xí)計(jì)劃，采用“多實(shí)踐方案并駕齊驅(qū)”的實(shí)踐模式，引導(dǎo)學(xué)生克服個(gè)人能力短板，積極參與各類實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)計(jì)算思維發(fā)展［3］ 。

（三）科學(xué)評(píng)價(jià)，深化個(gè)人認(rèn)知

在教學(xué)思路與理念不斷革新的背景下，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)機(jī)制應(yīng)得到進(jìn)一步完善，以深化學(xué)生的自我反思和自我認(rèn)知。同時(shí)，教師需要考慮不同思維模式和心理狀態(tài)的學(xué)生之間的差異，為學(xué)生提供個(gè)性化的評(píng)價(jià)，為他們指明發(fā)展的方向，助力學(xué)生計(jì)算思維的全面發(fā)展［4］。

例如，在學(xué)習(xí)教科版高中信息技術(shù)必修一第五單元第三節(jié)“走進(jìn)數(shù)據(jù)分析”時(shí)，學(xué)生需要觀察所提供的數(shù)據(jù)，嘗試分析數(shù)據(jù)以獲取其中的隱含信息。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，學(xué)生需要了解并掌握幾種常見的數(shù)據(jù)分析法則，并借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的條件分析［5］，建立數(shù)據(jù)模型，利用編程將數(shù)據(jù)直觀展現(xiàn)。教師可以通過讓學(xué)生自主獨(dú)立分析報(bào)告的形式來展開教學(xué)。例如，教師提供一組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生自行分析。對(duì)于條件篩選的數(shù)據(jù)分析，教師可以提供不同題目，引導(dǎo)學(xué)生思考不同的分析方式，如間隔篩選和重復(fù)篩選。教師可以基于學(xué)生的編程和理解水平，給予學(xué)生評(píng)價(jià)和建議，幫助學(xué)生強(qiáng)化計(jì)算思維并加深對(duì)數(shù)據(jù)分析的理解。

以此類教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師可以借助計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，同時(shí)將教學(xué)評(píng)價(jià)融入課堂，創(chuàng)建展示平臺(tái)，讓學(xué)生自由選擇完成作業(yè)的方式。教師可通過抽取方式選擇學(xué)生進(jìn)行展示和點(diǎn)評(píng)，從而促進(jìn)學(xué)生之間的互補(bǔ)互助，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在教學(xué)結(jié)束后，教師可以進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)，肯定學(xué)生的亮點(diǎn)并指出改進(jìn)之處，讓學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生清晰認(rèn)知，并根據(jù)所給出的評(píng)價(jià)反饋展開針對(duì)性學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)習(xí)層面，深化學(xué)科理解，培養(yǎng)計(jì)算思維素養(yǎng)［6］。

在高中階段，學(xué)生已具備較強(qiáng)的自我反思能力和自主學(xué)習(xí)意識(shí)，能根據(jù)個(gè)人情況制訂個(gè)性化學(xué)習(xí)計(jì)劃，培養(yǎng)計(jì)算思維?；诖?，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的成長狀態(tài)，完善評(píng)價(jià)機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生對(duì)自身計(jì)算思維能力的認(rèn)知。由于不同學(xué)生之間存在個(gè)性差異，教師需要給予學(xué)生個(gè)性化評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生的不足要以委婉的方式指出，為他們指明學(xué)習(xí)方向，提供學(xué)習(xí)渠道，推動(dòng)計(jì)算思維的發(fā)展［7］ 。

總而言之，在新課改背景下，培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)已經(jīng)成為信息技術(shù)課程教學(xué)的核心目標(biāo)與關(guān)鍵任務(wù)。其中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維更是教學(xué)工作中至關(guān)重要的部分。為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師應(yīng)當(dāng)革新學(xué)科思維，摒棄固有觀念，深刻理解學(xué)科內(nèi)涵，運(yùn)用多元化的教學(xué)策略，推動(dòng)教學(xué)形式的創(chuàng)新，提升教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)確保核心素養(yǎng)高效培養(yǎng)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息技術(shù)綜合能力的全面發(fā)展。

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