浅谈高中信息技术课程中计算思维能力的培养

发表时间:2021/7/19   来源:《中国教工》2021年9期   作者:陈菊花
[导读] 我国对中小学生计算思维的培养越来越重视
        陈菊花
        福建省惠安荷山中学 福建省泉州市 362141
        【摘要】我国对中小学生计算思维的培养越来越重视,教育部2017年颁布了《普通高中信息技术课程标准(2017 年版)》并将计算思维明确归纳为四项信息技术学科核心素养之一,它在新课标有着重要意义。课标的基本理念要求:把现实生活中整理数据、处理问题的过程和课堂教学相联系,激发勉励学习者在简单或复杂的问题情境中,都可以通过计算思维来设计并实现数字化的解决方案,进而培养计算思维。本文高中信息技术课程对计算思维培养的体现,把培养学生计算思维方法融入在高中信息技术课程的教学过程中。
        【关键词】信息技术;计算思维
        【正文】计算思维是未来社会每个人应该具有的基本技能之一。它要求学生在数字化环境中学习数据、算法等知识,感受学习知识背后的过程,进而利用计算思维对面临的一些问题做出识别和分析,然后再把问题抽象和建模,最后设计出系统性的解决方案。它远远不只是围绕计算机编程,也不是专属于计算机科学家的基本技能,在计算机科学迅速发展和普及的今天,已成为人类的基本思维方式。
        一、计算思维的概念
        计算思维是当前一个颇受关注的涉及计算机科学本质问题和未来走向的基础性的概念。这一概念最早是由麻省理工学院(MIT)的西蒙·派珀特(Seymour Papert)教授在 1996 年提出来的,但是把这一个概念提到前台来,成为现在受到广泛关注的代表人物是美国卡内基·梅隆大学(CMU)的周以真教授(Jeannette M. Wing)。周以真教授认为:“计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。”周以真教授认为计算思维应该是每个人具有的基本技能,而不仅仅属于计算机科学家。这一观点正在得到人们的认同,对计算思维的培养也显得越来越重要。
        二、高中信息技术课程对计算思维培养的体现
        2017 版的普通高中信息技术课程标准中制定了信息技术学科核心素养有四个组成要素,分别是“信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任”。课程标准对信息素养的每一个要素都做了水平划分,其中把计算思维培养分成四个水平,分别是预备级、水平1、水平2 和水平3。在预备级中要求根据简单的任务,用流程图画出解决任务的简单过程。在水平1中要求能对问题进行抽象,并形式化地表述它,然后通过算法来设计解决问题的方案,最后借助工具将方案实现。在水平2中要求能够组织和表示问题中所涉及到的各种数据,能够处理较为复杂的问题,以及设计不同模块的算法。在水平3中,要求对问题解决的方案进行分析和评估,选择最佳方案,并且能用信息技术解决现实问题
        课程理念中强调:联系数据、算法等设置课程内容,强调结合学生自身情况, 把与信息技术相关的现实问题、情境嵌入在课程中并结合问题解决的真实过程,发展学生的计算思维;课程实施要基于学生,注重学生的合作、交流,激发学生在简单或复杂的问题情境中,能够把计算思维运用其中,最终数字化方案的解决方案。
        三、如何在高中信息技术课程中培养学生的计算思维
        在高中信息技术课程中培养学生的计算思维,不是通过几节课强化训练一下就能实现的。它需要一个漫长的过程,每节课上都需要让学生去发现问题、提出问题、利用计算思维方式解决问题的过程。经过反复的练习之后在学生的潜意识里就计算思维能力。之后,当学生再遇到问题的时就会自然而然的运用学过的计算思维的方式去解决问题,摒弃目前信息技术课堂以讲练结合课堂教学模式。

经过实践、分析和理论研究,总结以下几点在信息技术课程中培养学生计算思维的策略。
        1.老师更新教学理念
        在很多的中学教学中,由于计算机这门课程在并未受到学校很大程度的重视,因此一些老师对计算机课程教学研究也就肤浅地停留在教材上,教材上写什么,就讲什么,也不顾及学生的学习兴趣以及学习质量。在教师自身就存在了问题,诸如教学指导思想存在偏差;教学方式方法缺乏创新;授课内容设计上存在问题;教师个人素质问题等等,因此,要希望实现在课堂中培养学生的计算思维能力,第一应更新信息技术教师的理念。
        教师自身必须对计算思维有充分的理解,具有创新教育教学方法,能融会贯通计算机科学知识,分析计算科学思维的过程、方法和方式,并具有较强的将计算科学思维方法的讲解溶入信息技术课程教学过程中的能力,对一般问题具有设计算法和优化算法的能力,具备开设综合运用各种设计理论内容的系统设计、设计方法学等课程的能力,同时还应该具有在教学过程中主动为学习活动设置符合学生计算思维能力和创新思维培养的教学内容,引导学生进行计算思维,积极为学生创新能力的培养创造条件的能力。
        2.选择合适教学策略
        培养学生的计算思维能力,教师教学方法的选择至关重要。得当的教学方法选择,可以使学生在学习中更轻松地接收计算思维,提高教学效率。反之,不恰当的教学方法选择不但达不到培养学生计算思维的目的,还有可能使学生陷入似是而非的境地。教师要按照学科知识的内在结构重组教学内容,使一个个完全独立的知识点和技能点形成具有一定内在联系的相对独立的结构单元。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。
        老师由原来的知识传授者转变为学生学习的促进者、指导者、参与者、合作者。尽可能的让学生自己去发现问题、提出问题,然后应用所学知识 、技能 、能力来分析问题,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,譬如活动式教学、探究式教学、分层教学等等。当学生的每次信息技术课程都在经历过程,他们的学科思维方式和思维能力就会逐步地建立并强化起来。
        3.教学内容贴近学生的思想、学习、生活实际
        大部分信息技术教师都认可教学回归生活的理念,但在实际教学中并没有真正从回归生活的角度设计与实施教学,没有全面把握教材和学生实际,对如何把教学与生活联系起来仍然困惑。回归生活的理念要求教师必须在教学中做好对学习者的分析,把握学生的身心特点和学习状态,并充分挖掘生活中的思想和素材,结合教学内容进行教学,调动学生的积极性,将教学内容的学习过程与学生的思想、学习、生活实际等密切联系在一起,从问题情境出发,引导学生探究学习、体验学习。这样的课堂学习才有的放矢。避免学生在学习的过程中感受到计算思维是空洞的,要让学生感受到计算思维是通俗易懂的,是有实用性的,运用计算思维的方法去解决日常生活中的问题,充分体现生活处处有信息,感受信息技术的价值所在。
        【结束语】生活在今天的信息化社会中,每个人都能够感受到信息技术在人类生活的各个方面引起的重要变化和起到的重要作用。从学生与社会的角度而言,计算思维能力是信息化社会学生综合素质中的一个重要方面,是必须具备的素质。可以说,一个高度信息化的合格公民必须具备一定的计算思维能力,才能解决这个社会中遇到的许多问题,更好地认识和适应这个社会。
        【参考文献】
        [1]李锋,王吉庆.计算思维:信息技术课程的一种内在价值[J].中国电化教育,2013,319:19-23.
        [2] 袁开榜.二十一世纪,人们应该具有计算思维能力[J].计算机教育,2011,03:30-33.
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