高中信息技术教学中学生计算思维培养存在的问题及对策

文/王克胜

（安徽省舒城县千人桥中学 231320）

摘  要：计算思维是高中信息技术学科最为关键的核心素养，对培养学生创新和终身学习等能力很有帮助，也受到越来越多研究者的关注。但在实际教学中，教师对计算思维理解不清、学生计算思维能力薄弱、教材知识架构缺乏系统性和考核评价机制不完善等因素，严重影响了计算思维的培养。笔者从教育实践者的视角出发，指出在高中信息技术教学中学生计算思维培养存在的问题，并提出解决对策，以期为高中信息技术教学培养学生计算思维提供一定的参考价值。

关键词：计算思维；信息技术；问题；解决对策

一、引言

计算思维作为高中信息技术学科核心素养之一，将是高中信息技术课程改革的最大亮点，越来越受到人们重视。对学生计算思维的培养，不仅能够促进学生综合发展，创设出重视创新和问题解决等综合实践能力，而且对学生终身的学习、生活、工作等能力都将产生深远影响^[1]。因此，在高中信息技术学科教学中，科学、有效地培养学生的计算思维，让学生养成运用计算思维的基本方法进行问题求解、系统设计和理解他人行为，提高学生应用信息技术解决生活和学习过程中遇到的实际问题能力，将是达成高中信息技术课程目标的关键^[2]。但在实际教学中，由于受到教师对计算思维理解不清、学生计算思维能力薄弱、教材知识架构缺乏系统性和考核评价机制不完善等因素影响，导致在高中信息技术教学中对学生计算思维培养存在诸多问题。为此，笔者根据自己二十多年一线高中信息技术教学经验，指出当前高中信息技术教学中培养学生计算思维存在的普遍问题，并结合教学实际，提出切实可行的解决对策。

二、存在的问题

㈠、教师对计算思维理解不清

虽然计算思维由来已久，但“计算思维”作为高中信息技术学科核心素养只在《普通高中信息技术课程标准（2017版）》（以下简称“新课标”）中首次提出。同时，专家们给出了计算思维的概念，却没有给出在高中信息技术教学中培养学生计算思维的具体做法。加上学校、家长和学生普遍对信息技术学科重视不够，导致日常信息技术课教学较为随意化，甚至有的老师把信息技术课上成“放羊课”、“上网课”，只在学生参加学业水平考试前进行一些针对性训练。因而，这种教学现状，必然导致大多数信息技术教师不能深入钻研教材和新课标，对计算思维的概念、内涵、特征等也是一知半解，更谈不上去研究适合学生计算思维培养的教学方法和教学策略。甚至有的信息技术老师还狭隘地认为“计算思维”就是“计算机编程思维”。因此，教师对计算思维认识不清，缺乏必要的可借鉴经验和教学实践，必将严重阻碍高中信息技术课堂教学对学生计算思维的培养。

㈡、学生的计算思维能力薄弱

在高中信息技术教学中，不仅要让学生掌握计算机基本知识、概念、原理，培养学生的动手操作能力，还需要引导学生将计算思维合理地应用到日常生活和学习中去，形成一种思维习惯，锻炼学生综合应用所学知识主动去发现问题和解决问题的能力^[3]。

在高中信息技术教学中，由于学生基础知识存在较大差异性，加上学生在义务教育阶段信息技术课程学习缺乏系统性、连贯性，尤其那些来自农村学校的学生，他们对信息技术知识的了解知之甚少，有的学生仅限于会玩游戏和上网，甚至还有一部分“零”起点的学生，他们在小学、初中阶段没有接触过信息技术这门课程，更谈不上学习计算机程序设计语言。所以，这些学生对算法、思维导图、计算概念和计算方法等一概不知，必然导致他们计算思维能力薄弱。

㈢、教材知识陈旧，缺乏对计算思维培养的科学架构

信息技术学科不同于传统科目，知识更新快，技术日新月异。这就导致教材的更新远远跟不上技术的发展，何况“计算思维”提出时间较晚，老版本的教材不能体现新课标中的学科思维和核心素养思想，更难以体现计算思维的特征。例如，目前安徽省高中信息技术教材仍然使用的是十几年前编写的老教材。十几年过去了，信息技术可谓发生了翻天覆地的变化，新的技术层出不穷，软件版本也不知更新了多少回？甚至教材中提到的技术、名词早已经过时了。因此，这样的教材一定不利于学科教学，更难以培养学生的计算思维能力。另外，不仅教材知识陈旧跟不上时代的发展，而且教材版本杂乱，甚至一个地区，小学、初中、高中信息技术教材版本都不统一。如笔者所在地区（安徽省六安市），高中信息技术教材版本为广东省教育出版社，而小学和初中则为科学出版社。这会导致很多知识在小学、初中、高中教材中反复出现，甚至出现小学教材中的知识难度要高于初中、高中阶段的现象。教材版本不统一必然会导致内容层级不清，缺乏系统性和整体性，更难以形成科学的计算思维培养体系和架构。因此，亟待编写一套以计算思维为主导设计的信息技术教材，将对计算思维培养起到至关重要的作用。

㈣、教学评价有待进一步完善

教学评价是学科发展的导向，是一门学科能否可持续发展的保障。只有一套科学、合理、完善的评价体系，才能使学科朝着良性的、可持续发展的方向发展。因此，科学合理的教学评价将对计算思维的培养产生决定性影响。否则，对学生计算思维的培养一定会是空中楼阁。

当前，新高考改革在全国很多省份已相继展开。但纵观已实施的省份，唯有浙江省把信息技术学科作为高考选考科目，其他省份仍然把信息技术学科作为学业水平考试科目。而学业水平考试又相对简单，有的老师为了应付学业水平考试，在日常教学中往往把信息技术课上成“培训课”，在考前通过大量的题海训练，达到让学生顺利通过学业水平考试的目的，这将完全背离新课标的精神。因此，仅仅以考试的形式对学生的学习成果进行简单的考核，将很难关注到学生的学习过程，也难以兼顾到学生间的差异性。因此，在信息技术教学中要强调过程性评价，过程性评价符合新课标中所倡导的“以生为本”的理念，更能促进学生学习效果的优化与提升，也为学生计算思维的培养保驾护航。

三、解决对策

㈠、完善教师培训考核激励机制，提升教师专业素养

新课标出台也有两年多时间了，教育主管部门也陆续开展了相关培训，但这些零星的、片段式的培训没有收到很好的效果。很多培训都是“走过场”，参与的教师也多为被动学习，这将导致很多教师对新课标内容的了解浮于表面，更难以真正将新的教学理念应用到教学实践中。

提升教师专业素养，让新课标理念在课堂教学中落地生根，不仅要靠教育主管部门的线上线下培训，更要靠我们每一位信息技术教育工作者形成一种主动学习、自觉学习的意识。同时，由于信息技术知识更新快，作为信息技术老师不仅要具备深厚的学科素养，还要加强自身专业学习，保持清醒的学科专业意识，才能适应时代的发展和技术的进步。这就需要我们教育主管部门在教师培训中引入奖惩激励机制，用科学、合理的制度去引导教师自我发展、主动学习。笔者建议，这种激励机制可以与教师绩效工资、职评、晋级、评先评优等挂钩，以期达到促进教师深度学习的目的。因此，只有完善的激励机制，才能真正促进教师专业素养的提升。

㈡、重视学生参与意识，引导学生计算思维养成

计算思维不局限于科学研究，还包括对现实生活问题的探索与解决^[4]。要改变以学科知识为中心的教学观，采用以学生为主，教师为辅的教学思想，更多的让学生自己去发现问题、提出问题、应用所学知识来分析问题、设计解决问题的方案，最后利用计算机完成方案，得出结果。在这个过程中，老师可根据实际情况，采取不同的教学策略进行教学。当学生在每一节信息技术课堂中都经历这样一个过程，其思维方式与思维能力就会逐渐地建立并强化起来。

在教学中，笔者引导学生使用头脑风暴法，分析问题，找到解决问题的方法；然后再使用思维导图，细化方法，直到能让学生使用计算机来完成任务。这种教学策略意在引导学生学会运用计算思维去分析、解决问题。例如，笔者在讲授粤教版高中信息技术基础（必修）第三章《报刊类文本信息的加工与表达》一节时，让学生亲自参与设计制作“运动会海报”，通过此方法，收到很好的效果。具体操作流程是：第一个环节：首先让学生了解海报的组成（电影海报、比赛海报、讲座海报等）；然后让学生们提出海报中包含的元素，并简单说明方案，让其他同学明白其设计意图，不断鼓励其他同学提出新的海报设计方案。等同学们发言完毕后，再根据同学们提出的方案重新组合，得到最佳方案。第二个环节：找到问题解决方法后，教师再使用思维导图，细化方案，学生通过对方案逐步细化，将问题的解决方案表示成一个信息处理的流程。第三个环节：实际制作。

由此可以看出，传统的教学可能只用到第三个环节，重视的是技术的传授，只讲解如何处理图片、加工图案及输入文本、设置文字效果等。而调整后的教学流程，更注重方法的分析，培养学生分析问题能力，训练学生思维。

㈢、依据教材而不唯教材，优化计算思维训练途径

纵观现有教材，大多采用活动方式组织。知识点碎片化，不够系统，学生学习了知识，却不能用来解决实际问题，也缺乏以计算思维为训练主线的知识架构。因此，我们要学会在现有教材基础上，对课程内容进行重组，挖掘出适合计算思维养成的教学内容。要从学科特征与深层价值角度出发，按照课程知识的内在结构重新整合教学内容，使每一个完全孤立的知识成为具有一定逻辑关系的相对独立的知识模块^[5]。系统性的将知识教授给学生，让学生感受到知识的系统性和逻辑性；再以项目的方式为每个模块设计课堂作业，每个模块完成一个项目任务。这样既可以很好地巩固所学知识，也可以让学生体会到知识的相对独立性和相互依赖关系。

当然，重组教材内容，并不是说完全颠覆原有的教学内容，而是在原有内容的基础上进行优化，找到变知识讲授为思维启迪的方式，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的思维能力。

㈣、转变教学方法，切实提升学生计算思维能力

有效培养学生的计算思维能力，教学方法的选择尤为重要。恰当的教学方法，可以更轻松地培养学生的计算思维能力，提高教学效率。

其实，在传统的信息技术教学中，计算思维培养的案例也是处处存在的。问题是我们没有关注计算思维时，这种活动对学生而言则是无意识的。改变这种状况，我们只需要调整案例，选择合适的教学方法，引导学生将无意识的计算思维变成有意识的行动，自觉地用计算思维去解决问题。因此，转变传统的教学方法，对有效提升学生计算思维很有帮助。

比如笔者在讲授“算法与程序设计”内容时，原先都是重视某种语言编写程序，强调技能的训练，而忽视思维的训练，学生不知道如何利用计算思维去分析问题，更谈不上编写程序解决实际生活的问题。而通过使用头脑风暴法的方法优化算法，再用流程图细化算法，最后通过编程实现算法。让学生在反复的思考中训练计算思维。以编程解决问题为例，如果学生不知道解决问题的方法，那么肯定无法编写程序。因此，在编程时，重视分析，通过头脑风暴的方法，找出算法，并不断优化算法。学生理解算法之后，还需要让学生明白解决问题，不同的算法执行的效果也不相同，优化的算法，使计算时间大大缩短，效率也会大大提高，让学生通过反复思考，在比较、优化中训练学生的计算思维。当学生知道算法后，使用流程图表示算法就很简单了，不同的算法，绘制出的流程图也不相同，学生在绘制的过程中对算法进行再思考，不断细化流程图。通过流程图，帮助学生在思考过程中训练思维。当学生在老师指导下完成程序编制后，教师可以提出一个同类型的问题，让学生重新体验过程。学生编程练习，反复思考与归纳，当面对一个新应用问题，能够选择合适的算法，具备灵活的运用能力，并且在出现错误时，又能指出错误所在，具有扎实的基础知识，计算思维则在这个持续、反复的过程中得到强化、养成^[6]。

四、结束语

计算思维作为高中信息技术学科核心素养之一，其地位和作用不言而喻，也必将为高中信息技术课程可持续发展指明了方向，对学生创新能力培养也具有不可替代的作用。因此，我们每一位信息技术教育工作者都要认识到计算思维在学科中的地位和价值。立足新课标，明晰信息技术学科的育人价值和课程目标，努力学习，深入研究，大胆创新，就一定能找到有益于培养学生计算思维能力，符合教学实际，且有利于学生终身发展的教学策略和教学模式。

参考文献：

[1]普通高中信息技术课程标准[M].人民教育出版社，中华人民共和国教育部， 2018.

[2]谢忠新,曹杨璐.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育,2015,(11):116-120.

[3]谢荣裕.高中信息技术学科中核心素养的培养策略[J].亚太教育,2019(04):54-55.

[4]于颖.计算思维主导的高中信息技术教材结构设计研究[D].东北师范大学,2017.

[5]张长水.计算思维:高中信息技术学科中培育核心素养的中枢[J].中国信息技术教育,2018(21):50-53.

[6]冯士海.计算思维如何在高中信息技术课堂有效落实[J].中国信息技术教育,2018(24):49-51.

作者简介：王克胜，安徽省信息技术特级教师，正高级教师。曾获安徽最美教师、六安市首批拔尖人才、六安市学科带头人、六安市首批名师工作室领衔名师、首批皖西名师等荣誉称号，现任安徽省舒城县千人桥中学校长助理兼教科室主任。