高中信息技术计算思维素养培养探讨

摘

要：文章主要分析了高中信息技术教学中培养学生计算思维的意义，从以理论知识的讲解为主、缺乏对具体项目的教学，师资力量薄弱、缺乏信息技术教师培训学习机会等方面对信息技术教学面临的困境展开研究。以创设真实情境、融入计算概念，细化教学目标、培养分解能力，开展项目式教学、培养学生计算思维为切入点，对高中信息技术计算思维素养培养的有效路径进行探讨，以期为相关人员提供参考。关键词：高中信息技术；计算思维；培养策略一、高中信息技术教学中培养学生计算思维的意义（一）计算思维——当代学生的核心能力计算思维是一种运用计算机科学基本概念解决问题，设计计算机系统的方式，包含了计算科学领域的一系列思维工具。计算思维不仅适用于计算机科学的概念和思想，更是一种广泛应用于工作、学习、生活的思维模式，信息技术课程是培养学生计算思维的重要途径。随着“双减”教育政策、素质教育理念、核心素养教育思想在高中阶段的落实，现代化的高中教育要在做好各学科知识教学的同时，将重点放在培养学生创新能力、学习能力、自主解决问题能力等方面。高中阶段的教学要为学生进入大学、适应大学生活做好铺垫，与高中教育模式相比，大学教育的开放程度更高，与社会的接触更加紧密，对学生的自我管理能力、自主学习能力有更高的要求。互联网技术、大数据技术、人工智能技术的迅速发展加速了信息时代的发展进程，计算机技术在各个行业、各个领域以及生活中都有着普遍的应用，社会的发展对人才的综合能力提出了更高的要求。高中阶段的信息教学可以提升学生计算能力，使之掌握获取新知识的渠道，充分利用网络资源拓宽视野、提高认知，由此来看，强化学生计算思维的培养有助于培养学生的创新能力和灵活解决问题的能力，与素质教育的最终目标相一致。（二）培养学生灵活解决问题的能力计算思维概念的提出是为了解决计算机领域的相关问题，从公式化、数字化的角度去考虑问题的本质，探索多种解决问题的途径。高中信息技术教学的专业性不强，深度不足，重点在于让学生初步了解信息技术的应用场景和处理问题的技巧。学生通过计算思维的实践和计算操作强化计算思维，从问题的提出、问题的理解到问题的最终解决，学生在这一过程中可以增强逻辑思维能力，养成严谨看待问题的习惯。二、高中信息技术学科教学中面临的主要问题（一）讲解以理论知识为主，缺乏具体项目教学随着新课改的实施，信息技术课程教材、教学内容、教学目标、教学要求发生了巨大改变，很多教师对新课标的教学方法认识不够清晰，仅依靠新课标和教学用书无法真正理解、落实信息技术教学新模式，大部分教师在信息技术课中仍然秉持传统的教学模式和教学经验，采用理论讲述、单一练习的教学方法，在信息技术课程中没有尝试项目式教学，学生在接受相应的理论知识后，无法在实践中进行应用。例如在“数据处理”相关内容的讲解中，以Ｅｘｃｅｌ的基础操作讲解为主要内容，对科学核心素养、高阶思维的渗透较少，现有的信息技术教学模式与信息技术、大数据技术的发展速度不一致，学生无法形成系统化信息技术知识结构。（二）师资力量薄弱，缺乏信息技术系统化培训现阶段，信息技术更新迭代的速度较快，传统的教学模式、教学内容和教学方法无法满足学生多元化发展需求。教学内容的重大变化、课程标准的调整，对高中信息技术教师的知识储备、专业技能、学习能力提出了更高的要求。有些教师长期以来受到应试教育思想和传统教学观念的影响，无法适应新的教学目标和教学内容，认为高中阶段的学生应将更多的时间和精力花费在高考的科目上，没有充分意识到信息技术教学在提高学生思维能力、灵活解决问题能力等方面发挥的重要作用。笔者认为，学校要结合时代发展特征、素质教育要求、新课改标准以及学生多元化发展需求积极创新信息技术教学手段，提高对该学科教学的重视程度，强化师资队伍建设，在硬件设备购置、教学软件开发和应用中提供充足的资金支持，强化对信息技术教师的培训，从教学思想、教学观念、职业技能等方面出发，提高一线教师的综合素质，借鉴同行业先进的教学理念和教学模式，强化与其他学校的沟通，构建线上线下相结合的培训模式，为信息技术教学活动的高效、创新开展夯实人才基础，为提高学生计算思维提供全面保障。三、高中信息技术计算思维素养培养的有效路径（一）创设真实情境，融入计算概念创设教学情境、巧设问题、启发式教学等新型教学模式在中小学教育中得到了有效渗透。计算思维的具体表现，是让学生在解决问题的过程中了解问题本质，将抽象、复杂的问题通过层层剖析，使问题变得形象化、模型化、自动化和系统化。在信息技术课堂内容教学过程中，教师可以结合教材内容、学生认知能力和学习水平，通过创设具体的情境开展教学，教学质量的高低在一定程度上也取决于课堂情境设置的质量。设置教学情境是计算思维素養训练的主要渠道，为帮助学生更好地理解计算概念，培养学生信息技术学科素养，在创设教学情境时，教师要挖掘教材内容中的生活性、科学性、问题性元素，引导学生利用已有知识结构和生活经验展开新知识的学习和理解，在培养学生综合素养、创新能力的同时，提高学生学习信息技术课程的兴趣、积极性和主动性。值得注意的是，信息技术教学情境的创设虽然要融入生活化的元素，使教学内容更加贴近学生的生活实际，但是也不能脱离学科知识和信息技术的背景，要体现出信息技术的特色。以“数据编码”相关课程的讲解为例，在此类知识点的讲授中，既要通过合适的方式引入数学学科的对应知识点，又要与信息技术相关概念建立紧密联系，教师要把握教学重点、难点内容。在课堂教学内容的设计中，有些教师往往会将过多的时间和精力花费在二进制与十进制转换技巧的讲解中，导致教学重点不突出，教学内容侧重数学学科相关知识点的讲解，在有限的课时内没有更多地讲解信息技术方面的知识内容，为此，教师要理清教学重点，将重点聚焦在计算机为什么采用二进制、如何快速进行进制转换等与信息技术相关的知识技能教学中，从二进制解决问题与十进制解决问题的适用场景出发，举例说明二进制的应用优势。教学情境的设计还要包含与“学科问题”相关的知识内容，计算思维素养的训练重点是让学生在解决实际问题的过程中建立自己的思考，提高解决问题的能力，转化看待问题的视角，问题是否具备可探讨的价值决定着课堂教学的走向，影响着信息技术教学的整体质量和效果。为此，情境的创设和相关问题的设置要符合学生的认知水平，要与教学目标和学生计算思维素养的培养目标紧密相关，要适当控制问题的难度，以免设置的问题难度过大、教学内容太过专业导致学生产生畏难情绪，降低学习信息技术课程的积极性和主动性，削弱该课程在培养学生信息素养和计算思维素养中的重要价值。（二）细化教学目标，培养分解能力高中信息技术教材中包含的知识点繁杂，有些仅作为科普内容编入教材，很多知识点之间缺乏连贯性和系统性。结合笔者实际教学经验来看，很多学生在学完相应课程之后仍然一头雾水，并没有对提高计算思维素养、培养解决问题能力起到助益，学生无法有效地利用已学知识内容解决实质性的问题，缺乏以计算思维为主体的实践知识构架，降低了教学效果。为此，教师要结合学生认知能力、学习水平细化教学目标，结合信息技术学科特点和学生综合素养培养要求，根据信息技术课程内在结构，打破教材的限制，对教学目标进行细化处理，对教材内容进行重组，让原本孤立的知识点之间建立紧密的联系，形成有一定逻辑关系的知识板块，让学生感受到不同知识点之间的内在联系。信息技术课程的学时有限，涉及的知识点内容比较多，在教学设计时教师要做到重点突出、主题明确，在有限的课时中提高教学效率，尽量保证课程内容的少而精。为此，要从复杂、繁多的教材内容中整合出能够有效提高学生计算思维素养的内容，使得教学内容、教学目标尽可能细化、量化。与高中其他学科内容相比，信息技术课程的教学重点是实现信息化、数字化处理问题思维的培养，帮助学生在实际解决问题的过程中塑造计算思维，完善学生的认知结构，在面对某一问题时，能从多角度、多方位展开思考。为此，细化教学目标，整合教材中繁多的知识内容，做到教学重点突出，制订“程序化”和“模块化”的教学活动是培养学生计算思维素养的主要路径。（三）开展项目式教学，培养学生计算思维所谓项目式教学，是指教师在教学内容设计时，完成相应理论知识的讲解之后，通过设计具体的项目，让学生通过小组合作的方式完成独立的项目，小组成员之间要互相讨论，划分明确的分工，根据项目内容和项目主题开展信息数据收集、汇总，自行设计方案，再实施项目，最后形成项目报告和评价，通过这种引进具体项目的教学方式可以提高学生的实践能力、独立思考能力和团队协作能力，让学生自主完成整个项目流程，在该过程中强化计算思维素养的培养。这一教学模式的优势在于，每个学生都可以作为具体项目的负责人，通过第一视角发现问题、探索问题成因并寻找解决问题的办法，更加准确地理解和掌握整个过程，明确不同环节的任务要求，项目式教学模式在高中信息技术课程中的应用可以突出学生的主体地位，提高学生团结协作的能力，提高学生的课堂参与度。以“程序设计基础”相关内容的讲解为例，在具体教学时可以将身体质量指数ＢＭＩ作为项目范例，通过顺序结构、分支结构的学习，让学生层层递进地掌握、了解变量、输入输出函数、程序的结构等知识内容，这种项目的设计具有趣味性，让学生用已学知识和技术了解身体状态，有助于学生在项目执行中产生深刻思考和理解，提高信息技术的应用能力。（四）创新教学评价机制，发挥评价作用制订科学、合理、可行性强的教学评价机制有助于完善教學评价体系，从教师的角度来看，通过分析教学评价结果可以对教学效果、教学质量展开全面、准确、及时地分析，有助于教师了解学生的基本学习情况和对重难点知识内容的掌握情况，评估教学目标的完成程度，以便及时调整教学方案和教学内容，提高信息技术学科教学的针对性和有效性。对学生来说，可以根据教师的评价结果，明确自己在信息技术课程学习中存在的不足，调整学习态度和学习方法，进而提高学习效果。教师给予学生正面、积极的评价可以帮助学生建立自信心，提高其对信息技术学科的学习兴趣。在具体操作中，针对实践操作能力、程序调试运行、成果展示、计算思维水平等内容，可以使用多种评价量表来记录学生的学习过程，特殊情况也可以多次评价，以“评”促学。透过评价，让学生提高了解计算思维水平的开放性和灵活性，进一步深化逻辑思考，充分整合资