高中信息技術編程教學中計算思維的培養(yǎng)策略

在新高考背景下，落實立德樹人根本任務，將培養(yǎng)學生計算思維作為高中信息教學的重要目標。計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中所展現(xiàn)出的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。這一能力的培養(yǎng)有助于讓學生通過設計算法形成解決方案，并將其遷移運用于解決實際問題。計算思維既是計算機編程人員所需要具備的基礎技能，也是促進學生全面發(fā)展的重要基礎。教師通過開展高中信息技術編程教學活動，能夠幫助學生理解算法原理，養(yǎng)成初步運用算法思維的習慣，并通過實踐鍛煉設計與分析算法的能力。因此，在高中信息技術編程教學中，教師應深入探索并理解計算思維的內(nèi)涵與外延，圍繞培養(yǎng)學生的計算思維素養(yǎng)，創(chuàng)設高中編程教學活動，幫助學生建立完善的數(shù)字思維與計算思維體系，提高學生的綜合信息技術能力，為社會培養(yǎng)更多高素質(zhì)人才。

一、高中信息技術編程教學中培養(yǎng)學生計算思維的意義

（一）適應學生未來職業(yè)需求

在當前信息社會背景下，信息技術已被應用于社會生活中的各個方面，無論是學習還是工作都離不開信息技術的學習和使用。因此，在高中信息技術編程教學中，教師應注重培養(yǎng)學生的計算思維。這就要求教師不僅要教會學生計算機操作的技能，還要培養(yǎng)學生的解決問題能力、系統(tǒng)設計能力以及理解人類行為的基本技能，以此幫助學生深入理解技術背后的邏輯。同時，教師還應培養(yǎng)學生良好的適應能力和創(chuàng)新能力，引導學生從多角度出發(fā)，靈活運用知識完成學習任務，為其更好地適應未來職業(yè)需求打下堅實的基礎。

（二）提升學生問題解決能力

計算思維作為信息技術學科核心素養(yǎng)的重要組成部分，融合了分析問題、解決問題等多重能力要素，是促進學生綜合能力發(fā)展的必備技能。在高中信息技術編程教學中，教師以編程為載體，遵循計算機思維流程，引導學生進行問題界定、特征抽象、建模組織，以此明晰和簡化問題，使學生能夠基于給定的信息資源，選擇恰當?shù)乃惴ㄟM行編程，最終實現(xiàn)問題的解決，從而有效培養(yǎng)學生的計算思維。這種思維訓練可以讓學生學會如何將復雜問題拆解為若干個小問題，并找到合適的算法進行解決。這種能力不僅可以運用于學習信息技術，還可以遷移到學生的實際生活或其他學科的學習中，促進學生運用綜合能力解決問題，從而滿足學生的成長需求。

（三）推進新課程改革進程

在新課標的指引下，教師應根據(jù)當前教育對人才培養(yǎng)的要求，為學生設定長遠發(fā)展的目標，旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，滿足學生的成長需求。計算思維是信息技術學科核心素養(yǎng)重要的組成部分，因此教師在編程教學中應重視培養(yǎng)學生的計算思維，避免單一理論知識的講授，不斷創(chuàng)新教學方法。同時，教師應結(jié)合社會發(fā)展現(xiàn)狀，深刻認識到深入開展信息技術教學活動的必要性，及時優(yōu)化和調(diào)整教學內(nèi)容、教學設計，以此提高高中信息技術編程教學效率。這種教學模式的創(chuàng)新和教學重點的轉(zhuǎn)移，有助于落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，推進新課程改革進程。

（四）有助于培養(yǎng)學生終身學習能力

在當前快速發(fā)展的信息社會中，信息技術應用面廣、更新速度快，想要緊跟社會發(fā)展的腳步，無論是教師還是學生都需要不斷學習與成長。在高中信息技術編程教學中，教師應注重培養(yǎng)學生的計算思維，幫助學生養(yǎng)成利用啟發(fā)式推理尋求解答的思維習慣，使學生在面對未知的事物時，能夠充分調(diào)動自己的思維與想法，進行主動的規(guī)劃、學習和調(diào)度，通過整合身邊的各種資源，提煉相關信息，享受學習與探索的樂趣，從而更加自信地面對各種挑戰(zhàn)，養(yǎng)成主動學習的習慣，為終身學習奠定堅實的基礎。

二、高中信息技術編程教學中計算思維的培養(yǎng)策略

（一）轉(zhuǎn)變教學觀念，奠定計算思維基礎

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在當前的高中信息技術編程教學中，部分教師仍然采用講練結(jié)合的方式開展信息技術教學活動，雖然在教學中融入了學生實踐練習，但由于教師教學觀念的滯后，導致學生的實踐練習僅局限于教師講解內(nèi)容的重復練習，缺乏遇到問題和解決問題的機會，難以實現(xiàn)知識的融會貫通，從而影響了課堂教學質(zhì)量。教師想要在教學中有效培養(yǎng)學生的計算思維，就應轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學觀念，將教學重心從單一的技能傳授轉(zhuǎn)移到計算思維的全面培養(yǎng)上，以學生的實踐能力和終身學習能力培養(yǎng)為目標，設計教學活動，以此促進學生計算思維的深入發(fā)展。

首先，教師應立足新課標的要求和學生的學情，從宏觀角度構(gòu)建課程框架，將計算思維的幾個核心要素——問題分解、模式識別、抽象思維和算法設計融入教學活動。其次，教師應不斷創(chuàng)新教學方法，突出學生在課堂上的主體地位，豐富學生的學習體驗，在主動參與和積極探索中，提高他們的獨立思考與解決新問題的能力。最后，教師應將計算思維培養(yǎng)融入評價內(nèi)容，實現(xiàn)以評促教，真正落實學生計算思維的培養(yǎng)目標，促進學生全面發(fā)展。此外，教師應轉(zhuǎn)變教學觀念，培養(yǎng)學生的計算思維意識，使其在學習和生活中，都能夠運用所學高效解決問題，并快速適應技術環(huán)境的變化，為其今后的學習與成長奠定堅實基礎。

（二）重視情境創(chuàng)設，激活學生思維體驗

高中信息技術編程教學難度相對較大，對學生的能力要求也較高。為了消除學生的畏難心理，使其積極投入編程學習活動，就需要教師結(jié)合學生興趣創(chuàng)設適宜的教學情境，調(diào)動學生的多重感官，豐富學生的思維體驗，從而有效培養(yǎng)學生的計算思維。在教學實踐中，教師應結(jié)合學生的學習情況、學習興趣以及實際生活進行情境創(chuàng)設，讓他們在熟悉的環(huán)境下主動投入到知識的構(gòu)建中。這種教學模式能夠極大地激發(fā)學生的內(nèi)在動力，讓學生認識到編程學習不是枯燥的重復技能學習，而是貫穿于生活各個方面的內(nèi)在邏輯，只有掌握了這些內(nèi)在邏輯，才能了解事物運行的機制。因此，學好編程不僅能很好地完成高中階段的學習任務，還為學生未來的學習和生活帶來極大便利。學生在教師創(chuàng)設的情境中，將編程知識與實際生活相聯(lián)系，并全身心地投入學習，逐漸將知識轉(zhuǎn)化為能力，并形成高效的計算思維。

以教科版高中信息技術必修一《數(shù)據(jù)與計算》第二單元第一節(jié)“計算機解決問題的過程”的教學為例。該節(jié)課作為編程計算的入門篇章，其知識內(nèi)容較為基礎，對學生的能力要求也不高，旨在通過本節(jié)課教學幫助學生了解計算機解決問題的過程，學習流程圖的規(guī)范表示方法，學會使用自然語言和流程圖描述算法，并掌握算法的三種基本結(jié)構(gòu)。在教學實踐中，教師可以為學生創(chuàng)設超市購物的情境，并讓學生利用流程圖符號表示超市購物的流程，實現(xiàn)學生對算法的初步認識。之后，教師引導學生遷移知識，結(jié)合算法的三種基本結(jié)構(gòu)，模擬超市購物行為，深入理解算法的具體應用。例如，順序結(jié)構(gòu)是按照自上而下的順序依次執(zhí)行程序語句，也就是先買東西再結(jié)賬；分支結(jié)構(gòu)則是根據(jù)給定條件通過判斷框體現(xiàn)選擇邏輯，即滿足則選A、不滿足則選B，如有的話買油菜，沒有的話則買白菜。教師通過創(chuàng)設生活情境，引導學生積極參與其中，并在知識遷移中培養(yǎng)其計算思維。

（三）借助問題分析，明確具體實踐計劃

編程教學具有較高的實踐性，對學生思維能力和動手實踐能力提出了較高要求。傳統(tǒng)的講授式教學雖然可以在短時間內(nèi)傳授大量知識，但對編程教學而言，其教學優(yōu)勢并不明顯。因此，教師可以運用問題教學法，引導學生圍繞問題展開思考和解答，在對問題的想象分析中，制定明確的實施計劃，通過不斷思考、實踐、完善和改進，促進學生計算思維的發(fā)展。在實際教學中，首先，教師應引導學生對提出的問題進行深入分析，明確問題的核心要素及其可能的結(jié)果，使學生初步理解問題的復雜性和多維性，為后續(xù)的問題解決奠定基礎。其次，教師應引導學生根據(jù)分析結(jié)果制定詳細的實踐計劃，包括具體的解決步驟、應具備的能力以及資源信息等。最后，學生還要在問題解決過程中不斷反思和調(diào)整預想結(jié)果與實施行為，根據(jù)實際情況評估并調(diào)整解決方案，確保在面對新問題時能夠迅速、有效地制定和調(diào)整解決方案。

以教科版高中信息技術必修一《數(shù)據(jù)與計算》第二單元第一節(jié)“做出判斷的分支”的教學為例。教師通過分析教學內(nèi)容，明確本節(jié)課的教學目標為：幫助學生掌握順序的結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)等基本概念；學會賦值語句、if語句的用法；能夠運用所學知識編寫簡單程序。在任務一“利用賦值語句實現(xiàn)計算”教學中，首先，教師可以引導學生思考：“如何計算最適宜的運動心率？”教材中給出了一個明確但不完整的流程圖，教師引導學生結(jié)合給出的信息“該同學今年16歲，安靜心率為71。最適宜運動心率=（220–年齡–安靜心率）×（60%～80%）＋安靜心率”，思考程序運行中有哪些常量，如220、0.6等；有哪些變量，如程序運行框low、high后跟的數(shù)字。其次，學生通過觀察程序運行框中的運算符與表達式，進一步明確問題解決思路。最后，教師可以讓學生嘗試編寫程序并進行調(diào)試運行。學生通過問題分析和明確的實踐計劃，結(jié)合持續(xù)的反思和調(diào)整，從而搭建了一個系統(tǒng)的學習框架，有效提高了自身的計算思維能力。

（四）設計小組活動，增強學生計算思維意識

小組合作作為一種需要學生團隊合作才能開展的學習模式，其有助于在團結(jié)協(xié)作、互幫互助的學習氛圍中激發(fā)學生的學習興趣，加深學生對知識的理解和掌握，從而有效提高課堂教學效率。在開展小組合作學習活動中，教師應根據(jù)學生的學習水平和學習興趣進行合理分組，確保小組成員之間能力互補，從而實現(xiàn)小組成員共同成長和進步。在小組合作學習的過程中，教師應鼓勵組內(nèi)每個學生都要積極參與討論、共同決策，從而構(gòu)建一個系統(tǒng)的學習框架。這種教學模式與學生的認知發(fā)展規(guī)律高度契合，教師通過引導學生對同一項目或問題進行深入探究與合作解決，以此提高他們的團隊合作能力、計算思維能力以及實踐操作能力，為學生的全面發(fā)展提供有效支持。

以教科版高中一年級信息技術教學為例。教師通過分析教材，明確了其編程計算中的章節(jié)內(nèi)容，包括理解計算機解決問題的過程，并借助程序提高問題解決的效率。鑒于高中一年級學生的學習特點，教師可以采取小組合作學習模式，讓學生以小組為單位進行Python游戲作品案例的分析與實踐。首先，小組成員需要在實踐活動中深入分析Python游戲作品所包含的python語言的基礎概念知識，如代碼、變量、常量、賦值等，并通過互相檢驗，夯實這些基礎知識。其次，小組成員需要進一步了解Python游戲作品屬于算法三種基本結(jié)構(gòu)中的哪一種，從而明確條件邏輯表達式的構(gòu)成，為培養(yǎng)良好的程序書寫習慣奠定堅實基礎。最后，小組成員通過相互配合，借助Python游戲作品進行綜合練習，包括三種基本結(jié)構(gòu)的運用。在練習過程中，學生難免會出現(xiàn)語法和程序方面的錯誤，這就需要小組成員之間相互提醒、相互監(jiān)督，共同探索解決問題的辦法，在不斷實踐改進中提高自身的計算思維能力。這種學習模式不僅增強了學生的計算思維意識，還充分發(fā)揮了編程教學在推動學生全面發(fā)展中的關鍵作用，有效提高了學生的綜合能力。

（五）豐富評價內(nèi)容，促進學生計算思維發(fā)展

評價是檢驗學生學習成果、反饋教師教學成果的重要依據(jù)。在高中信息技術編程教學中，教師需要豐富評價內(nèi)容，將學生計算思維能力列為評價指標，以確保學生計算思維的有效培養(yǎng)。傳統(tǒng)的評價體系往往側(cè)重于編程技能和項目成果，忽視了教學過程中學生計算思維的運用與發(fā)展，這不利于教師全面了解學生的學情。在核心素養(yǎng)背景下，教師應將評價的重點從代碼正確性轉(zhuǎn)移向計算思維培養(yǎng)，從而全面反映學生的學習進展。在評價過程中，教師應關注學生學習全過程，通過采用持續(xù)的項目評估，對學生每個階段進行具體評價，并結(jié)合項目成果進行綜合性評價，確保評價的全面性和綜合性。在評價主體方面，除了教師的評價外，還可以引入小組互評或?qū)W生自評，鼓勵學生從不同角度思考問題，反思自己的思維過程和策略的有效性，從而全面檢驗成果，增強反思能力，加深對計算思維的理解和運用。教師通過豐富評價內(nèi)容，不僅能有效評估學生在計算思維方面的成長，還能激勵學生在學習過程中主動運用并反思計算思維，從而深入推動其計算思維能力的發(fā)展，滿足學生全面發(fā)展的需求。

三、結(jié)語

綜上所述，編程作為高中信息技術教學中重要的組成部分，不僅是學生完成高中階段學習任務必須掌握的知識內(nèi)容，還是他們未來生活和工作的必備技能。教師培養(yǎng)學生的編程教學與計算思維，旨在為了幫助學生形成一種解決問題的思維，通過運用分析、抽象、邏輯推理等方式，將復雜問題簡化，并利用編程語言或計算機工具實現(xiàn)問題的解決。在實際教學中，教師應不斷優(yōu)化學生計算思維的培養(yǎng)方法，通過轉(zhuǎn)變教學觀念、創(chuàng)設教學情境、借助問題分析、設計小組活動以及豐富評價內(nèi)容等策略，提高編程教學效率，促進學生計算思維的發(fā)展，為學生未來的學習和生活奠定堅實基礎。