高中信息技術基礎課程在培養學生計算思維中的策略探究
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摘要：本文將綜合辨析近幾年學者們對于計算思維概念和本質的研究，幫助教師對其深入理解，在此基礎上從宏觀和微觀兩個角度探究在高中信息技術必修模塊中培養學生計算思維的策略。
關鍵詞：高中信息技術必修模塊；核心素養；計算思維
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）33-0186-02
一、問題的提出
計算思維培養是信息技術教育的重要課題，通過解讀大量的文獻，結合一線教學的經驗，發現目前信息技術課程在培養計算思維方面存在著以下現象：第一，計算思維概念于2006年已提出，我國在2016年9月發布的《中國學生發展核心素養》中將計算思維納入高中信息技術核心素養，很多一線教師是在2018年1月教育部正式印發《普通高中信息技術課程標準（2017版）》后正式接觸計算思維。因此對于大多信息技術一線教師而言，計算思維是新概念，探究和實踐才剛剛起步。第二，有不少教師是基于《算法和程序設計》模塊或Flash教學來探討計算思維的培養。《算法與程序設計》是高中信息技術的選修模塊，并不是所有學生都會選，Flash更不是學生的必學內容，將計算思維的培養致力于此，顯然不能滿足全體學生的需求。第三，隨著人工智能和創客教育的蓬勃發展，它們對培養學生計算思維能力的功效也日益顯著，但其對于硬件要求比較高，也無法保證每個學生都能參與。
因此如何讓一線教師快速、準確地把握計算思維的概念，并通過高中信息技術必修課程來培養學生的計算思維是目前高中信息技術教育亟待解決的問題。本文將通過對計算思維概念的辨析，讓教師能夠通俗易懂地了解其本質，探討基于高中信息技術必修模塊培養學生計算思維能力的方法和策略，力求將計算思維培養基礎化、常規化，并為一線教師提供具體可行的教學參考。
二、計算思維的概念的辨析
2006年，華裔計算機科學家周以真首先提出“計算思維”的概念，他認為計算思維就是運用計算機科學的思維方式及基礎概念進行問題解答和系統設計，像計算機科學家一樣思考問題、理解問題、解決問題等一系列涵蓋計算機科學的思維活動。謝忠新教授以周以真教授的概念界定為立足點，結合國際教育協會和計算機科學教師協會對計算思維的可操作性定義，計算思維是人的思維，是人類求解問題的一條途徑，是一種描述當我們思考如何利用計算機來解決問題時所采用的過程和方法。張立國教授運用詞頻分析法，以中國知網數據庫平臺為依托，將“計算思維”“概念”為篇名進行檢索，得到了國內外關于計算思維的概念界定若干個，對這些概念抽取了核心詞匯，通過分析認為計算思維的本質是人們理解自然、理解社會的思維方式，是使用科學工具尋求問題解決方案的系統過程。陳鵬等人通過分析285篇SSCI論文，對其中關于計算思維定義描述中所使用的高頻率詞匯進行統計，發現學者們對于計算思維的定義雖然沒有統一，對計算思維的主要元素意見比較一致，主要包括抽象、概況、算法、分解、調試等。
通過對以上學者的分析結果進行匯總辨析，計算思維的概念不再抽象難懂，其本質也不再模棱兩可，為了能夠更好地將計算思維的培養落實于課堂教學，可以將計算思維簡單地理解為：運用算法思維、抽象、建模、約簡、分解、概括等方法，高效、系統地利用計算機進行問題解決的過程。
三、基于高中信息技術必修模塊培養學生計算思維的策略探究
究竟該如何在信息技術必修模塊中培養學生計算思維，從宏觀的角度，我們可以運用游戲化教學法、項目學習教學法和混合式學習教學法這些能夠有效提升計算思維的教學策略，結合適合的教學內容來進行培養。從微觀的角度，我們可以針對計算思維的某一方面，精心設計課堂活動來進行培養。
?。ㄒ唬├煤暧^的教學策略來培養計算思維
1.游戲化教學法。游戲化教學是指教師將游戲思維和游戲機制融入課堂教學，其目的是讓學生在輕松、益智的環境中，更加大膽地嘗試，多向發散思維，發揮想象力。學生在游戲當中，會不自覺地運用計算思維，從而達到計算思維的培養。
例如，在《表格信息的加工與表達》中，教師可以將對數據的各種處理，從簡到難設置成游戲關卡，每過一關賦予不同的積分和獎勵，最后以積分最多為勝利，學生既完成了學習任務，也獲得了教學評價。通過總結和分析不同方法的優劣，找到一個最好的完成任務的方法，從而培養學生利用計算機解決問題的思維方式。
2.基于項目學習教學法。基于項目的學習是新建構主義指導的，強調學生對實際問題的自主探究、合作學習和創新能力培養的一種研究性學習模式。項目學習法能夠培養學生通過系統的思考、計劃、嘗試等步驟，最終找到最佳方案來解決實際問題的能力。很多研究者都在研究中表明計算思維和問題解決之間存在很多關聯性，學生的解決問題的能力顯著影響學生的計算思維能力。
在《認識信息資源管理》一節中，教材設計學生使用的學習方法即項目學習教學法。學生在項目研究過程中會發現當人們遇到問題，可以采用的方法有很多，這些方法各有利弊，但通過網絡、計算機來解決一些問題總是會變得快捷、高效。通過網絡、計算機來解決問題的方法也有很多，怎樣能更加提高效率、提高資源利用率、實現資源共享并解決安全問題，學生進行這些思考并嘗試解決這些問題的過程實際上就是在培養計算思維。
3.混合式學習教學法?；旌鲜綄W習法是指將傳統教學和E-learning的優勢結合起來的教學方式，將這種“線上”和“線下”形式有機組合，可以讓學習者由淺入深達到深度學習。目前，MOOC、翻轉課堂和其他形式的混合式學習法都已經發展比較成熟，混合式學習法能夠提高學生的主動性，構建其自身的知識網絡，擴展學生視野，豐富學習內容，培養學生自主學習的能力、創新及探究能力，更加有利于培養學生的思維過程。
在《編制計算機程序解決問題》中，采用翻轉課堂的教學模式，在課前通過微視頻和導學案的方式，讓學生了解計算機與程序，VB程序的編制環境以及基本元素，拋出實際問題要求學生通過分析，設想如何利用程序來解決這個問題。解決該問題可以有多種算法，學生在課上利用程序來實現該算法，并且分析哪種算法才是最佳算法。這一系列過程使得理論和技術類的知識都由學生課下完成，課上主要進行計算思維的培養，使計算思維的培養變得集中且高效。 ?。ǘ奈⒂^的角度培養計算思維
所謂微觀的角度，就是針對計算思維某個方面思維的培養。計算思維包括算法思維、抽象、建模、約簡、分解、概括等多種思維方式，在教學中可以針對某個方面，結合教學內容設計課堂活動。例如：①在涉及算法的教學內容中，通過設計游戲或者解決實際問題，讓學生體驗游戲和解決問題時如何設計算法，不同的算法有什么特點，什么樣的算法是最優方案，從而培養學生的算法思維。②在剖析和建立數據庫時，因數據庫要應用于現實世界，現實世界數據之間的關系往往比較復雜。學生學習信息技術必修模塊，太復雜的數據關系學生肯定吃不消，就需要使用一些抽象和約簡的手段來處理數據庫中數據的復雜性。③將一個大問題分解成一個個的子問題來解決，是我們解決問題時常常使用的方法，這也是計算思維的一種思維方式。④在信息技術必修模塊的知識類內容教學中，教師要善于引導學生發現新舊知識之間的聯系，以及它們之間的異同，從而讓學生根據這些聯系和異同概括出新知識的關鍵點，這也是計算思維培養的一個方面。
四、結束語
關于計算思維的培養，其重要性教師們都已明確，但是能夠借鑒參考的教學實踐案例還比較少，教師需要不斷實踐來修訂自己的教學設計，以期真正通過課堂活動來有效培養學生的計算思維。另外，一種思維方式是否進步，評價的方法和標準都比較難確定，在教學中如何評價學生的計算思維得到有效培養，也是接下來教師們需要重點研究的。
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