以發(fā)展計(jì)算思維為目標(biāo)的高中信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐探索

摘要：近年來，培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維受到較多教師的關(guān)注與重視，其對學(xué)生的全面成長以及未來發(fā)展有積極影響，是高中信息技術(shù)教師開展教學(xué)的重要內(nèi)容。高中信息技術(shù)教師要能夠根據(jù)高中生實(shí)際情況有效創(chuàng)新課堂教學(xué)，以此來逐步培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。基于此，本文闡述了以發(fā)展計(jì)算思維為目標(biāo)的高中信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐探索，以期能夠?yàn)楦咧猩拈L遠(yuǎn)發(fā)展帶來更多幫助。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；高中階段；信息科技

高中信息技術(shù)教師在明確高中信息技術(shù)教學(xué)培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的基礎(chǔ)上，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，以滿足學(xué)生個性化發(fā)展的學(xué)習(xí)需求，讓每一名學(xué)生都能通過課堂學(xué)習(xí)得到相應(yīng)的成長，同時提升學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際生活中的問題的能力。

一、高中信息技術(shù)教學(xué)發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的意義

（一）發(fā)展學(xué)生邏輯思維

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2022年修訂）》對計(jì)算思維進(jìn)行了定義，教師深度解讀其中內(nèi)容，明確計(jì)算思維中包含了較多的邏輯推理和問題分析。高中信息技術(shù)教師在教學(xué)中培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，有助于鍛煉并強(qiáng)化學(xué)生的邏輯思維能力。而學(xué)生擁有一定的邏輯思維能力，不僅能夠更高效地理解與掌握編程語言和算法，還能夠支撐其在實(shí)際生活中深度、理性地思考問題。

在培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中自主分析與思考問題，通過設(shè)計(jì)方案的方式來解決實(shí)際問題或完成項(xiàng)目任務(wù)。在這個過程中，學(xué)生分析和解決問題的能力將得到有效鍛煉與強(qiáng)化。因此，培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維為學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活均可帶來一定的積極影響，不僅能夠有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握信息技術(shù)知識的效率，還能夠促使學(xué)生利用邏輯思維能力有效解決生活、工作中遇到的難題。

（二）滿足學(xué)生發(fā)展需求

培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，有利于滿足學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的實(shí)際需求。高中階段的學(xué)生已然步入青春期尾聲，擁有較強(qiáng)的自主意識，他們需要擁有更多的科學(xué)思維方式才能夠更好地適應(yīng)高中階段的學(xué)習(xí)。因此，教師以學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)開展高中信息技術(shù)教學(xué)，可以有效滿足高中階段學(xué)生的實(shí)際發(fā)展需求。同時，高中階段的學(xué)生受到多方因素的影響，在學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣、信息技術(shù)水平、知識積累等多方面均有較為明顯的差異。在開展高中信息技術(shù)課堂教學(xué)的過程中，教師在掌握班級內(nèi)每一名學(xué)生實(shí)際學(xué)情的基礎(chǔ)上開展分層教學(xué)，才能夠有效實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的目標(biāo)。因此，培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維可有效滿足班級內(nèi)每一名學(xué)生個性化發(fā)展需求。

二、高中信息技術(shù)教學(xué)發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的策略

（一）開展分層教學(xué)，培養(yǎng)計(jì)算思維

高中生受教育情況、家庭情況、學(xué)習(xí)習(xí)慣等多方面因素的影響，具有較強(qiáng)的差異性。因此，高中信息技術(shù)教師要真正意義上培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，就要能夠明確學(xué)生之間的層次性，并根據(jù)每一位學(xué)生的實(shí)際學(xué)情開展針對性教學(xué)，以保障班級內(nèi)每一名學(xué)生的計(jì)算思維均能夠得到有效培養(yǎng)與發(fā)展。在開展分層教學(xué)的過程中，教師根據(jù)全體學(xué)生實(shí)際情況將學(xué)生劃分為不同層次后，可根據(jù)每個層次的實(shí)際學(xué)情設(shè)計(jì)不同的教學(xué)目標(biāo)，保障每個層次學(xué)生的計(jì)算思維均能夠由淺到深逐步發(fā)展。值得注意的是，隨著時間的推移，學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)這門課程的情況會逐漸發(fā)生變化，需要教師實(shí)時關(guān)注與掌握學(xué)生學(xué)情的變化，及時調(diào)整學(xué)生所在層次，以此來保障分層設(shè)置教學(xué)目標(biāo)的實(shí)際效果。

例如，在開展教科版信息技術(shù)必修1“數(shù)據(jù)的計(jì)算課”時，教師可通過開展分層教學(xué)來培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。詳細(xì)來講，在實(shí)際開展教學(xué)前，教師綜合分析班級學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況，并在此基礎(chǔ)上將全體學(xué)生劃分為三個梯隊(duì)，其中，第一梯隊(duì)的學(xué)生為班級內(nèi)綜合實(shí)力最強(qiáng)的學(xué)生。他們能夠快速理解并掌握課堂所教學(xué)的基礎(chǔ)知識，儲備了一定的信息技術(shù)知識，但其計(jì)算思維仍需要得到進(jìn)一步發(fā)展。第二梯隊(duì)的學(xué)生，是班級內(nèi)綜合實(shí)力處于中等水平的學(xué)生，這部分學(xué)生儲備了一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)知識，但學(xué)習(xí)能力相對較差，其計(jì)算思維需要繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)。第三梯隊(duì)的學(xué)生，為班級內(nèi)綜合實(shí)力相對較差的學(xué)生。他們在課堂上很難憑借自身實(shí)力學(xué)習(xí)與理解課本中的信息技術(shù)知識。針對這一部分學(xué)生，教師首先需要幫助學(xué)生強(qiáng)化學(xué)科基礎(chǔ)知識后，才能進(jìn)一步培養(yǎng)其計(jì)算思維。

將全體學(xué)生劃分梯隊(duì)之后，教師根據(jù)教材內(nèi)容和每個梯隊(duì)學(xué)生實(shí)際學(xué)情明確教學(xué)目標(biāo)，即為：

1.了解計(jì)算的基本方式和計(jì)算的發(fā)展過程；

2.根據(jù)問題需求，選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方式；

3.感受計(jì)算機(jī)在處理數(shù)據(jù)時的優(yōu)勢。

教師可要求第三梯隊(duì)的學(xué)生能夠掌握本課關(guān)于計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識；要求第二梯隊(duì)的學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的同時，能夠自主思考利用計(jì)算機(jī)解決問題的思路和步驟，并學(xué)會選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方式來解決問題；要求第一梯隊(duì)的學(xué)生在掌握課堂所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用其來解決問題。教師可通過布置數(shù)據(jù)處理任務(wù)的方式鍛煉并強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算思維，即引導(dǎo)學(xué)生選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方式處理數(shù)據(jù)并得出結(jié)果。

在正式教學(xué)過程中，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師展示“雞兔同籠”問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，鼓勵學(xué)生嘗試運(yùn)用自身所具備的知識尋找解決方法。隨后，教師再結(jié)合學(xué)生提出的方法進(jìn)行講解。在這個過程中，教師應(yīng)當(dāng)實(shí)時關(guān)注每個梯隊(duì)的學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的回答初步分析與判斷學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以此為接下來的課堂教學(xué)打下扎實(shí)基礎(chǔ)。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生借助電子表格軟件解決“雞兔同籠”問題。在這個過程中，教師在為學(xué)生演示詳細(xì)步驟之后，重點(diǎn)指導(dǎo)第三梯隊(duì)的學(xué)生運(yùn)用電子表格列出數(shù)據(jù)尋找答案，引導(dǎo)第一梯隊(duì)和第二梯隊(duì)的學(xué)生自主運(yùn)用知識來列表，尋找答案。這樣的方式，有助于加深第三梯隊(duì)學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，為其計(jì)算思維的發(fā)展打下扎實(shí)基礎(chǔ)，同時，初步發(fā)展了第一梯隊(duì)和第二梯隊(duì)學(xué)生的計(jì)算思維。

（二）創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究興趣

在高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師要想完成培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維這一目標(biāo)，可以通過創(chuàng)設(shè)問題情境的方式來進(jìn)行。如此可有效激發(fā)學(xué)生的探究興趣，促使學(xué)生以積極主動的態(tài)度參與到問題解決過程中。教師以發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)開展教學(xué)時，可結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況和教材內(nèi)容創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究知識的興趣，促使學(xué)生主動參與到問題解決中，提升學(xué)生在真實(shí)情境中利用課堂所學(xué)知識解決問題的能力。

在實(shí)際學(xué)習(xí)的過程，學(xué)生更加喜歡通過所學(xué)知識來解決生活中的實(shí)際問題。在這種情況下，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，一方面有利于促使學(xué)生利用自身所具備的基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)探索與學(xué)習(xí)新知，幫助學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)知識遷移，有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)與理解信息技術(shù)知識的效率。另一方面，能夠助力學(xué)生直觀明確信息技術(shù)這門學(xué)科與生活之間的聯(lián)系，提升學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，讓學(xué)生直觀感受信息技術(shù)這門學(xué)科的實(shí)際價值。

例如，在開展教科版信息技術(shù)必修1“探秘人工智能”時，教師可利用問題創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，助力學(xué)生了解人工智能技術(shù)，認(rèn)識人工智能在信息社會中的重要作用，以此來發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識。詳細(xì)來講，在備課環(huán)節(jié)，教師首先應(yīng)深入教材掌握本課內(nèi)容。本課“人工智能科普營”項(xiàng)目主要包含“認(rèn)識人工智能”和“探秘智能算法”兩個任務(wù)。其中，任務(wù)一闡述了人工智能的相關(guān)概念和應(yīng)用領(lǐng)域，任務(wù)二探究了人工智能的相關(guān)算法。隨后，教師深入到學(xué)生之中，明確學(xué)生真實(shí)學(xué)情。在掌握教材內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，教師精心設(shè)計(jì)問題，以此來保障在實(shí)際教學(xué)過程中能夠通過問題引導(dǎo)來促使學(xué)生進(jìn)行自主探索。

在正式教學(xué)過程中，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師通過提出問題的方式引導(dǎo)學(xué)生初步了解人工智能的應(yīng)用，并初步創(chuàng)設(shè)問題情境：“同學(xué)們，在我們的生活中你見過哪些人工智能應(yīng)用？”在這個過程中，教師展示課件中人工智能的具體應(yīng)用照片，以此來增加情境的真實(shí)性，促使學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容和圖片來自主探索與了解人工智能的應(yīng)用。在此之后，教師展示人工智能戰(zhàn)勝頂級人類棋手的事件，并通過以下任務(wù)和問題引導(dǎo)學(xué)生深入了解人工智能技術(shù)，即為：

1.完善表5.2.1人機(jī)對戰(zhàn)歷史；

2.在人機(jī)大戰(zhàn)中，人類為什么失??？

在完成任務(wù)和解決問題的過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生自主搜集相關(guān)資料并進(jìn)行總結(jié)與表達(dá)。如此這般，學(xué)生不僅能夠深入理解人工智能，還可有效提升邏輯思維能力。在接下來的教學(xué)過程中，教師引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的概念與應(yīng)用，助力學(xué)生認(rèn)識人工智能的關(guān)鍵技術(shù)，以此促使學(xué)生感知人工智能在信息社會中的重要作用，并為接下來的辯論賽做好鋪墊。在教學(xué)的末尾階段，教師利用“人類是否會被人工智能取代？”這一問題來開展辯論賽，引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜集等方式獲取資料，并選擇持方開展辯論。這樣的教學(xué)方式，進(jìn)一步加深了學(xué)生對人工智能技術(shù)的理論認(rèn)識，促使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用課堂所學(xué)知識來解決開放性問題，使得學(xué)生的計(jì)算思維得到有效的鍛煉與發(fā)展。

（三）利用小組合作，發(fā)展計(jì)算思維

分解任務(wù)是計(jì)算思維的特點(diǎn)之一，教師可在高中信息技術(shù)教學(xué)過程中利用這一特點(diǎn)，通過開展小組合作的方式來實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維這一目標(biāo)。在這個過程中，需要教師根據(jù)教材實(shí)際內(nèi)容來引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維分解小組學(xué)習(xí)任務(wù)，并合理分配任務(wù)。這不僅可以培養(yǎng)并發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，還可以增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在開展小組合作的過程中，教師要全面地了解學(xué)生，包括學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、性格特點(diǎn)、能力情況等多方面的內(nèi)容，以此將全體學(xué)生劃分為若干個實(shí)力相當(dāng)?shù)男〗M，保障學(xué)生能夠順利開展小組合作。值得注意的是，在小組合作的過程中，教師要加強(qiáng)引導(dǎo)，讓學(xué)生在開展活動前自主分解學(xué)習(xí)目標(biāo)，并根據(jù)每名小組成員的實(shí)際情況分配相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，以此來保障每名學(xué)生在小組合作的過程中均能夠得到一定程度的成長，共同實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的有效發(fā)展。

例如，在開展教科版信息技術(shù)選擇性必修2“信息系統(tǒng)的功能”時，教師可指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行合作探索學(xué)習(xí)。具體來講，在備課環(huán)節(jié)，教師主動與班級內(nèi)的學(xué)生進(jìn)行交流，進(jìn)一步明確每一名學(xué)生的性格特點(diǎn)和興趣愛好。隨后，教師綜合分析學(xué)生資料，以此來全面掌握學(xué)生學(xué)情。在此基礎(chǔ)上，教師將全體學(xué)生劃分成七個小組，每個小組五名成員，并將綜合實(shí)力最強(qiáng)的學(xué)生設(shè)為小組長。七個小組的綜合實(shí)力相當(dāng)，小組成員之間的性格和能力互補(bǔ)，從而為接下來的小組合作開展打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

在正式教學(xué)的過程中，教師劃分小組，并告知學(xué)生劃分小組以及設(shè)置小組長的標(biāo)準(zhǔn)，以此來營造公平公正的學(xué)習(xí)氛圍，保障小組成員在合作的過程中能夠配合小組長的安排。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，結(jié)合教材內(nèi)容，調(diào)查與總結(jié)信息系統(tǒng)的基本功能，完成教材中的任務(wù)表格。在這個過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生分析信息系統(tǒng)功能的共性與個性，指導(dǎo)各個小組長共同組織小組成員分解任務(wù)，保障每一名成員在合作的過程中均能最大限度地發(fā)揮自身作用，實(shí)現(xiàn)一加一大于二的效果。

同時，教師展示多個活動選題并引導(dǎo)學(xué)生自主選擇，促使學(xué)生通過小組合作來探索與解決問題，助力學(xué)生通過小組合作的方式直觀體驗(yàn)不同功能類型信息系統(tǒng)的應(yīng)用方法。在此教學(xué)模式下，教師引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位自主選題進(jìn)行討論實(shí)踐，有助于鍛煉并強(qiáng)化學(xué)生的合作能力、分析能力和思考能力，更能為學(xué)生計(jì)算思維的良性發(fā)展帶來積極的影響。

三、結(jié)束語

綜上所述，高中信息技術(shù)教師在明確培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的意義的基礎(chǔ)上，實(shí)踐探索高中信息技術(shù)教學(xué)發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的策略，對“教”與“學(xué)”均帶來了正向作用。在開展以發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)的高中信息技術(shù)教學(xué)時，教師可通過開展分層教學(xué)、創(chuàng)設(shè)問題情境、利用小組合作的策略來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。當(dāng)然，發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維不是一蹴而就的，需要教師持之以恒的進(jìn)行實(shí)踐探索。

作者單位：畢新華 山東省淄博市周村區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)

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