在高中信息技术教学中渗透计算思维的探索与尝试

1、在高中信息技术教学中渗透计算思维的探索与尝试以“键盘加密”小游戏的展开为例襄阳市第36中学 岳红茹 王碧摘 要计算思维概念的横空出世，解决了信息技术的学科思维问题，是信息技术学科今后可持续发展的基石。随着计算思维的推广和普及，普通高中信息技术教师们认识到其既是信息技术学科价值的体现，也是处于日新月异信息时代的学生们必备的基本技能。因此，理应充分挖掘教材中蕴含的计算思维，并在教学实践中进行积极的探索和尝试，在新一轮的教学改革到来之时跟上时代的步伐不掉队，做一个合格的信息技术教师。关键词信息技术；计算思维；学科思维；教学案例；游戏；尝试l 计算思维来了，高中信息技术教师该如何改变？一、 学习、理解

2、、内化1、问题的提出2006年 ，美国卡内基梅隆大学计算机系主任周以真教授首次提出 “计算思维 ”，并定义了计算思维， 国内翻译为：计算思维是运用计算化科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为等涵盖计算机科学广度的一系列思维活动。国内外学者对计算思维的概念纷纷进行解读，大都基于周以真教授计算思维概念的基础上。由于计算思维概念过于宽泛，对计算思维不同的理解也正使计算思维走向教学的具体化探索。无论国内国外在计算思维的教学上一般开始于大学计算机基础课程。今天，源自计算机学科的“计算思维”概念，不仅对计算机科学领域产生了广泛的影响，也逐步被社会各界所认可，我国基础教育信息技术课程界的许多有识

3、之士，包括课程专家或一线教师认为：来自计算机科学领域的“计算思维”概念的横空出世，为我们点亮了一盏指引方向的明灯，为基础教育信息技术课程从工具课程走向文化课程指明了方向，坚定了信心。12、学科呼唤计算思维曾经，计算机工具论颇为流行，但是人们逐渐认识到，计算机不仅仅是一种工具，同时也带来了新的思维和新的文化。我们不仅能使用计算机的各种软硬件知识，更重要的是从中学习一种高效解决各种问题的思维方式，就犹如当初我们创造计算机工具来延长我们大脑的效能一样。王荣良教授提出：国内以信息素养培养为课程目标的信息技术课程主要反映了人用工具高效处理信息的基本技能以及有效使用工具的意识的学习要求。这是信息技术课程的

4、主体学习内容，也是信息社会的公民应该具备的基本技能2。由于信息技术的飞速发展，这部分学习内容最不稳定，这也是信息技术课程的困惑所在2。计算思维解决了信息技术课程的学科思维问题。学科思维是区分学科边界、表征学科独立以及成熟的重要标志， 信息技术想要作为一门学科独立存在，就一定要有自己的学科思维。从学生与社会的角度而言，一般来说，学生热爱计算，对于信息时代的要求来说，学生需要计算。对此，祝智庭教授也指出：面对不断变化的信息化世界，计算机课程不是要把学生都培养成为程序设计专家，而是希望学生具备信息技术学科的思维方式，正确理解计算机和人与社会的关系，更好的生活在社会中3。二、教师的自我定位今年的省优质

5、课大赛要求课程设计必须包含计算思维，将计算思维概念直接推到教学一线教师的眼前，进一步加快了信息技术课程教学中渗透思维教学的进程，必然会引起教师们对如何在信息技术课程中如何实施计算思维的思考。北大附中特级教师李冬梅认为，计算思维包括算法思维，算法思维是计算思维的核心内容，程序设计是最能体现计算思维的2。课程专家王荣良教授在谈及程序设计文化、算法思维、计算思维三者的关系时提出，计算思维可以通过程序设计但不是唯一通过程序设计来实现培养。2大家每提及计算思维必谈程序设计教学，那么，问题来了：信息技术基础模块的教学能不能进行思维的培养呢？在编程底蕴不足的教师那里如何既能发展擅长的内容模块又能使学生受到有

6、益的思维训练呢？张学军教授研究认为：计算思维隐藏于现有的高中信息技术课程之中，只是课程标准未能聚焦其中。对于由一个必修模块、五个选修模块组成的高中信息技术课程而言，所涵盖的内容涉及大量的“抽象与自动化”的内容，而“抽象”与 “自动化”正是周以真教授提出的计算思维的本质所在。挖掘高中信息技术课程所蕴含的计算思维，可以为基于计算思维培养的高中信息技术课程改革提供有力的参考依据。3对于高中信息技术课程而言，能够充分挖掘出各个模块内容中所蕴含的计算思维，是有效实施计算思维教育的关键和前提，教师可结合本校，本人实情，设计切实可行的教学方案组织教学。l 一次有益的尝试我们在张学军教授论文文献高中信息技术课

7、程蕴含的计算思维分析中找到了理论支撑和技术灵感，从而设计了以“键盘加密”小游戏展开的思维锻炼这一教学案例。一、教学分析（课程设计思路）高中学生已经具备一定的计算机软件使用经验，相较小学、初中而言具有更丰富的生活经验，有更高的数学知识水平，有更强的逻辑思维能力，对初步了解计算机程序的概念和执行过程，简单设计解决问题的算法困难不大。即便如此，在以解决数学问题为主导的程序编程课上多数学生学习积极性并不高，对于编程底蕴不足的教师来说，也很难使编程课上的生动有趣。那么，如何寻找一个恰当的切点，既符合学生的认知水平又能使他们主动的、自然的理解什么是算法，知道算法的多样性，能够对设计的算法做简单的评价，学会

8、用自然语言，流程图和伪代码来描述算法呢？我们的想法是：通过充分体验“键盘替代”小游戏，使学生从了解到领悟“加密算法”是加密解密过程中的灵魂”，通过对算法的优化，解决使用密码策略中产生的问题。通过对密码用“加密算法”编程实现，培养学生安全管理信息和科学管理信息的意识。二、 教学过程： 代入 渗透 发现 提炼 领悟 实现评价1、代入：也是导入环节，上课伊始，播放各种和输入密码有关的电影片段配合着紧张炫酷的音乐，将学生的注意力引导到课堂上来，紧接着展示有键盘图片和一串数字的ppt，以开门见山的方式展示本课主题，请他们猜一猜，键盘和数字之间有什么关系，引发好奇心，自然代入和密码相关的内容上来。2、渗透

9、：让学生玩一个游戏，自由组合，根据键盘加密规则相互传纸条。上课传纸条，学生们很熟悉，上手不是很难，很快，全部学生都投入到加密纸条和解密纸条的游戏中，教师引导学生用语言描述加密解密过程，并提供算法描述和范例3、发现：让学生通过观察，发现数字组合的规律，偶数位为1或2或3，很容易发现是用键盘规则进行加密的。4、提炼：请学生开动脑筋，提出改进的加密方案，不拘一格，不断试错，对同学们提出的算法去验证，引导学生认识到什么样的算法是好的，什么样的算法不好。5、领悟：通过充分体验和用语言描述加密解密过程，学生自然领悟到其中最关键的部分是“算法”，从而，对“算法是灵魂”有了深刻而感性的认识，对于什么是算法有了

10、真正的理解。6、实现：教师通过自编密码加密程序，让学生修改其中片段，用程序实现自动化的解决方案，体验从手动到自动的过程，感受编程的魅力，为下一节程序设计语言学习打下很好的基础。三、课后反思这节课的亮点是，通过“游戏”使学生从具体到抽象的体验了算法，算法是灵魂这一概念不是老师直接告诉学生的，而是学生在玩游戏的过程中，在老师的引导下不断优化方案的过程中感悟到的，这充分体现了以学生为主体，教师为引导的现代教学思想，课堂效果也充分证明了此法有效、可行。这个案例对教学环境，硬件条件的要求不高，在教室、机房都可以开展。键盘是学生熟悉的道具，用加密的方式传纸条使学生好奇，兴奋，自然而然的产生了兴趣和想要学习

11、的愿望，自觉自愿的加入进来。在对更高级的加密方式，如何实现自动化的加密探索的过程中，学生便理解了什么是算法以及为什么说算法是程序的灵魂这一概念。教师适时引导，水到渠成，真正实现了做中学，玩中学，学中做。在加密解密游戏从手动到自动的进程中，学生的思维完成了从具体到抽象的进化，抽象思维得到了很好的锻炼和提升。这是一次和计算思维相关的有益的尝试。【参考文献】1 李艺，王荣良.我国信息技术课程发现趋势专家谈.中国信息技术教育，J2015.（7）: 582 王荣良，周以真，李冬梅.计算思维改变信息技术课程.中国信息技术教育，J2013.（6）：9113 张学军，郭梦婷，李华.高中信息技术课程蕴含的计算思维分析. 电化教育研究，DOI:10.13811/ki.eer.2015.08.0134 李艺