信息技术教学中培育计算思维

【摘

要】随着信息技术与现代社会之间的联系愈加密切，信息技术这门课程在高中教育体系当中的地位也逐渐水涨船高，可以确定的是信息技术必然会持续性地引领社会未来发展的主流，所以让学生掌握基本知识和相关技术操作是该课程需要达到的教学目标。而计算思维的培养能够让信息技术课程的广度得到提升，能够让学生的解决问题能力和信息素养得到进一步提升。因此为了实现高中信息技术的预期教学目标。文章中先分析计算思维的价值和意义，然后依据实际情况给出相应的策略。【关键词】高中信息技术；计算思维；教学策略计算思维是在以计算机科学概念为核心的前提下，程序性地去理解问题并找出问题的解决方法的一种思维活动方式，其并非是单纯地应用计算机，而是即使脱离了计算机技术，学生仍然能够用接近程序形式化的思维去处理问题和分析问题。相较于物理和数学的抽象性思维，内容更加丰富多变，培养学生的计算思维，能够让他们更加适应未来的发展形式。一、培养学生计算思维的意义和价值（一）深化学生对计算机应用的层次对于缺乏计算思维的学生来说，他们运用计算机的层次可大致分为两个层次，第一是简单利用信息技术的工具属性来解决问题，如运用Word文档建立文档、用Excel绘制表格等等，当学生达到这一层次的时候，只能说明他们对于计算机知识的了解还停留在非常浅层的地步；第二是对计算机本身的功能非常熟悉，能够灵活地运用多种渠道去解决较为困难和复杂的问题，可以满足日常的学习生活需求。然而在培养了学生的计算思维之后，他们对于计算机的应用层次能够拓展出更高级的层次，那就是能够灵活地运用信息技术和计算机科学的概念去创造出全新的工具，开辟全新的领域去解决相关问题。就当前社会发展的主流基调来看，懂得创新并且能够保持创新能力的人才能够在未来的道路上占据更多的优势，而计算思维则是维持学生创新能力和解决问题能力的基石。（二）赋予信息技术全新的课程核心价值在以前计算机初始发展的时候，人们对信息技术的态度是矛盾的，既知道它的重要性，但是又忽视它对教育的重要价值，即使信息技术已经开始逐渐对社会产生了积极影响，乃至让很多的人民群众都从中受益，这仍然改变不了信息技术课程不受重视的现状。其根本问题就在于课程核心价值的缺失。而计算思维本身具有一套特殊且成熟的思维框架，高中信息技术以培养学生的计算思维为核心的话，就能够赋予信息技术这门课程全新的课程核心价值，为学生发现问题和解决问题提供一种全新的渠道，运用一种计算机程序的方法来进行解决，以及根据所学的内容构建相关的模型，提升了信息技术教学的教学上限。二、在高中信息技术课堂中培养学生计算思维的策略既需要让学生能够从整体上得到提升，又能够针对性地加强学生在某一方面的思维理解，所以在高中信息技术课堂中，培养学生的计算思维可以从宏观层面和微观层面这两个方向着手，必须要从全局方面進行总体规划，又需要从细节方面进行调整，不断地提高课堂教学的适应性和包容性。（一）利用宏观的教学策略来培养计算思维1.游戏化教学法游戏化教学法与计算思维和特性不谋而合，游戏化教学将某一类游戏的机制和思维方式融入到课堂当中并且能够让课堂教学的氛围更加轻松，在这种环境下学生就能够更容易地发挥自己的想象力，而且游戏的主要目的有两点：愉悦感和胜利感，一旦进入到游戏的氛围当中，学生就会以赢得胜利为最终目标，从而在潜移默化当中调动自己的算法思维和计算能力，在教师的引导下，放大游戏化教学法的特性，从而达到计算思维的培养。在应用计划教学法的时候，最重要的就是对游戏机制的选择，选择的游戏机制必须要符合教学的内容，以及能够让学生感受到趣味性并帮助学生拓展思维。例如在粤教版高中信息技术必修一《数据的分析》这一课，这一课主要是为了指导学生如何去分析数据，非常考验学生的信息获取能力和运算能力。而想要让学生能够对这一课的内容感兴趣，就是要让学生学会处理、分析他们感兴趣的数据。通过游戏教学法将数据分析这一过程融入到游戏的机制当中，让学生在玩法当中不自觉地运用起自己的运算能力和数据分析能力。如教师可以借助《扫雷》游戏的机制，让学生先尝试着清除空格和点击数字，这种游戏机制天生就非常考验学生的算法思维和计算能力，也算是非常粗浅的数据分析能力的锻炼。为了进一步提高学生在游戏化教学情境中的积极性，教师可以结合闯关制和积分制，可根据教师的导向给予不同的积分。最终学生通过游戏，既掌握了数据分析的方法，也体会到任务的完成有具体的方法和步骤。2.项目学习法计算思维的培养并不单是局限于教材当中的内容，还要考验学生对实际问题的解决能力，这其中并不单单指学生对该问题的自主探究能力，还包括了团队的合作能力以及创新能力等等，通过建立针对解决某个问题的独立模型，来帮助学生梳理解决思路，而项目学习法正好能够满足这一要求。以某个核心课题来建立学习项目，让学生利用自己的信息渠道去搜索相关的资源，并且要通过系统性的梳理和规划整理出可行的项目方案，在整个过程当中锻炼学生的统筹能力和运算能力。在数字时代，绝大多数问题借助网络、计算机来解决一定能事半功倍，这与计算思维的培养不谋而合。在教学过程中经常采用项目学习教学法，对计算思维的培养有很大的促进作用。在信息技术必修模块中很多内容如果采用项目学习教学法，学生能够学到的不仅仅是课本知识，更是解决问题的能力。例如在粤教版高一信息技术必修一第六章《人工智能及其应用》中，对于初始接触计算机领域的学生来说，“人工智能”这个词语天生就带着强大的吸引力，先激发学生的兴趣之后，再开启项目化教学。教师可以从教材中的多个课时中，让学生自由地选择其中一个课时来作为一个项目展开研究，以自己当前所掌握的信息资源去了解人工智能在各个领域方面的应用情况，让学生在这个研究过程当中统计出人工智能当前研究的主要问题以及人工智能领域发展的利弊，让学生结合当前自己所掌握的信息手段去计算怎么提高信息收集的效率以及对人工智能未来发展的畅想等等，让学生针对这些问题进行思考并尝试解决，以一个完整的项目式的教学方法去培养学生的计算思维。3.混合式学习教学法在近些年来，线上教学得到了蓬勃发展，各种线上教学的平台扩充了教学的形式以及他们的教学资源也更加丰富，混合式教学则是将线上教学与线下教学进行有机组合，充分发挥出两种教学模式的教学特性。对于初始接触信息技术的学生来说，必须要注重他们理论知识和实践能力的均衡发展，尽可能形象地让他们掌握计算机的相关知识并且能够通过自己的独立理解形成知识体系，对计算机科学的概念能够有深入的理解。另外，混合式学习教学法是一种非常灵活的教学法，学生要在传统教学或者教师指导之前先进行学习，教师需给学生提供课前的学习资料，我们可以在课前资料中设置一些培养计算思维的环节和内容，也可以在课上设置，依据混合式学习的这些特点，在教学中培养学生的计算思维不是难事。例如在粤教版高中信息技术必修一《知识与智慧》这一课时的教学当中，这一课时的内容与计算思维的培养非常契合，是为了让学生明白认知工具和运用工具之间的差别。在学生一贯的概念当中，知识与智慧其实是并列的，想要加深学生对这一课时的学习印象，教师就应该帮助学生走出这种思维的惯性，甚至是让学生对这一思维产生质疑。所以在教学之前可以先借助问题教学法，以“知识等同于智慧吗”这一问题作为导入，让学生先产生质疑，然后运用微课给学生介绍一些计算机常见的工具，比如Word文档、Excel等等，然后抛出一个课题让学生展开研究，如将某个银行的日常收支绘制成图表，让学生通过教师所给出的数据来分析应该运用哪个工具来解决问题，然后再考虑应该如何运用这个工具来更好地解决问题。在解决这一问题的过程当中，学生就会领略到认知工具和应用工具是两回事，而知识就是另一种形式的工具，智慧就是学会如何运用工具来让自己更好地解决问题，获得更加美好的生活。（二）从微观的角度培养计算思维微观角度培养计算思维即是放大计算思维某一方面的特性，周以真教授为了能够让人们更容易理解计算思维的具体内容，将计算思维的定义简化为包含了算法思维、抽象、建模、约简、分解、概括等多种思维的复杂思维模式，在实际教学当中需要考虑到学生个人的特性，他们在面对这些復杂的思维模式时，必然有擅长的方向和不擅长的方向，在宏观的教学策略当中是很难顾及到学生的差异性的，所以需要宏观角度来进行教学调整，针对性地放大某个方面的特性，针对一个方面来设计一系列的课堂活动，帮助学生强化自己所擅长的方面，形成具有个人特色的计算思维。以算法思维的内容为例，算法本身就是一种能够独立解决问题的办法，算法思维便是建立在学生对客观事物本质的认知，能够系统化去思考问题并解决问题的一种思维方法。为了放大算法思维的特点，应该引领学生学会如何设计算法以及掌握更多种的算法。可以结合游戏教学法来通过变换不同游戏机制的游戏来让学生完成算法的设计和应用，针对性地强化学生的算法思维。再比如问题建模的相关内容，问题建模便是整理出解决某一类问题的固定思路，然后将涉及这一思路的所有数据进行归类总结，建立一个独立的数据库。在针对性强化这一方面的时候，不能够引用过于复杂的数据，以免学生不能够完全理解，这就需要使用一些抽象和约简的手段来处理数据库中数据的复杂性。最后将一个大问题分解成一个个的子问题来解决，是我们解决问题时常常使用的方法，这也是计算思维的一种思维方式。三、结束语综上所述，计算机技术对于未来社会的发展必然是至关