何春英
天津市第一O二中学
摘要：
本文结合我校信息技术特色学科基地和学校课程实施，以信息技术学科思维方法训练为切入点，帮助学生通过探索、体验来领悟信息技术独特的学科思维，为学生拓宽信息技术独特的学科视野，达成提升信息技术学科核心素养的育人价值。
关键词：信息技术 创新思维 计算思维 学科核心素养
一、问题提出
在新课程改革与新高考改革的背景下，教育更注重落实学科核心素养，也更关注学生个性化、多样化的学习和发展需求，并且不断促进人才培养模式的转变。学生的思维能力、学科悟性和智能水平都需要教师在学科教学中大力开发和培养。
在信息技术教学活动中我们发现有相当一部分学生只能完成比较基础的学习任务，大多通过模仿即能完成学习。创造性较强的学习任务完成率较低。遇究其原因，一是学生遇到问题不愿意进行尝试性学习，二是不会运用科学的方法全面思考问题。同时也说明教师在学科思维方法方面没有有效指导。学生的学习效果不佳，又不会使用方法，就更谈不上自主探究地开展学习。本文以信息技术学科思维方法训练为切入点，运用学科方法，帮助学生通过探索、体验来领悟信息技术独特的学科思维，为学生拓宽信息技术独特的学科视野，达到提升信息技术学科核心素养的目标。
二．构建成熟特色课程体系，分层次开展信息技术学科思维训练
我校以“为学生终身发展和幸福人生奠基”为办学理念，突出“创新人格教育”的办学特色。我们总结出了“创新人才素质结构”，创新人格培养要在学生学习素质提高和社会能力结构（实践、合作、应变能力）增强的基础之上达到思维的提升，最终达到学生创新人格的培养。
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创新人才的素质结构
其中创新人格培养就要达到思维发展，在信息技术学科教学中我们结合学校具体情况创设了具有学校特色、学科特色的信息技术课程体系。并将思维发展，特别是创新思维发展作为重要内容融合于学科教学之中。
课程分为奠基课程、发展课程和卓越课程，分别满足不同学生不同时期的学习需求。
奠基课程是全面提升高中学生信息素养的基础性课程，为必修内容；包括：模块1“数据与计算” 和模块2“信息系统与社会”
发展性课程是根据学生升学、个性化发展需要而设计的，分为升学考试类课程和个性化发展类课程。由学科选择性必修课程和校本化课程合并而来。包含“数据与数据结构”、“网络基础”、“数据管理与分析”、“人工智能初步”、“三维设计与创意”、“大数据与生活” 、“3D虚拟程序设计”、“微电影制作”、“思维导图伴我学”
卓越课程是为满足学生的兴趣爱好、学业发展、职业选择而设计的自主选修课程，旨在为学校开设信息技术校本课程预留空间。包括算法初步、移动应用设计、开源硬件项目设计、Blockly 可视化编程、Mixly 可视化编程技巧、APP Inventor手机应用开发、DIMaker创意设计等内容。部分课程是教师自己开发的特色课程。
由于课时、资源和师资的限制，课程目前还不能开齐开全。我们针对不同课程内容融入学科思维方法的训练。针对全体学生的思维训练重在学科基础；针对浓烈兴趣的学生，重在发展必备的深层兴趣和学习能力；针对精英学生突出创新思维的培养，开展个性化创新思维训练和指导，培养学生创新人格。
三．面向全体学生的学科思维训练
面向全体学生的思维训练依托于必修模块内容。以项目式学习、单元设计和具体的思维方法思维训练。
（一）利用单元设计在深度学习中达到思维提升
教学只停留在浅层次的机械学习时，学生很难形成“高级认知”和“高级思维”。 教师帮助学生创设合作、探究的学习情境，可以有效帮助学生在学习过程中动心用情，发生深度学习。
深度学习以教师主导，学生主体的围绕有一定难度的学习主题，探索建构新知识，通过社会化的学习活动把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会性情感、积极的态度、正确的价值观，成为既具独立性、批判性、创造性又有合作精神、基础扎实的优秀的学习者。
以“合并文档”的教学为例，当教师把合并文档的操作技巧作为主要内容，把帮助学生记住操作步骤作为难点时，就不可能帮助学生进入深度的思维发展。
而当我们把整个单元“协作编辑文档”完成《探究丝绸之路》的主题学习时，就把具体的应用技巧放在实际应用解决问题的情境中。学生通过网络环境的协同工作完成复杂任务，解决实际问题。建构出概念性的知识间的关联。使学生在学习过程中模拟、感悟在一定情境下解决问题的思想方法属于方法性知识。所以可以具体将知识分化为多个层次和维度：
学习知识技能，即软件知识和技能知识是第一层次。解决问题需要的一系列操作方法和流程是第二层次。问题解决情境下的思想方法指导是第三层次。反思整个学习过程又是一种元认知的学习是第四层次。教师将整个单元的学习内容分成不同层次就可以帮助学生进入一个深度学习的状态。在掌握本单元的整体核心知识的基础上。针对学生在完成项目活动中的难点问题进行设计。帮助学生理解整个学习过程，把握信息技术学科核心的思想与方法，包括“多点网络互联”、“合并分散文档”、“团队协同工作”等。这样才能使学生中获得思想方法，灵活运用知识、技能、策略，获得情感和价值的满足。并将这些思想和方法迁移到新知识的学习中。
（二）情境化的计算思维培养
计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。要求学生做到能够采用计算机领域的学科方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案；
教师需要帮助学生总结计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。Python编程中选修和必修模块中的重要内容，非常适合培养学生的计算思维。我们将程序学习带入具体的应用情境，淡化编程教学本身的技能。通常采用分析问题、设计解决问题的算法、程序实现达成思维结果等步骤实出计算思维培养。
以“猜数字游戏”为例，教师选择游戏体验创设情境，激发学生学习兴趣，在编制实现游戏过程中落实顺序、分支、循环三种程序结构的实际应用，介绍思维训练过程。
1．分析问题，找到关键思维点
学生将具体问题中功能分析：
?随机产生一个1－100之间的正整数。（猜数范围）
?键盘输入一个正数与随机整数比较，两数相等，输出显示“猜对了”。否则提示“大了”或“小了”。（用分支结构实现数的比较）
?五次机会猜数；（循环结构控制猜数次数）
在功能分析的过程中，学生已经用信息技术学科的模块化思维将大问题分解成几个小问题。再将小问题分而治之，最终实现整体功能的实现。
2．设计解决问题的算法
使用“画程”软件将算法思维可视化，帮助学生建立解决问题的框架。通过流程图的绘制学生会主动将思维聚焦在解决问题上。
3．程序实现达成思维的结果
算法形成后学生需要根据算法编写程序。教学中我们借助“画程”软件克服学生学习编程语言的难点。流程图完成后就可以自动得到python代码，如下图所示。复制后可以粘贴并进行调试。在问题解决的过程中，学生的计算思维能力可以得到很大提高。
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画程实现算法与程序代码实现
（三）利用项目式学习提升思维深度
项目式学习是目前信息技术教学中特别推荐的教学和学习方法。项目式教学强调的是以学生为主体，教师为主导，实践为导向，要求学生对现实生活中的真实性问题进行探究，以进行项目研究的方法进行合作学习。
学生的思维深度由低到高为知道、领会、应用、分析、综合、评价。大多数学生的学习处在知道和领会的思维水平，少数学生可以达到应用和分析的水平。我们根据具体内容，将知识学习融入项目任务。这就产生了信息需求，形成了信息学习的动机。为了有效解决问题，学生在小组的共同学习中自觉对信息价值进行判断，使用新知识和新技术获取信息和处理信息。此时思维与知识是交互影响，螺旋上升，最终在方案展示和评价中达成高级思维的深度。
三．思维导图达成学生思维的深层发展
思维导图作为有力的思维工具越来越被大家广泛使用。但学生在实际生活和工作中应用思维导图解决生活和学习中的问题的意识不强。我们发现可以运用对学生思维关键点的练习高效学习思维导图，循序渐进的方法，让学生逐步实现有效运用，并达到较高应用水平。
1．设定应用目标情境
创设目标情境可以帮助学生迅速进入有效地思维导图学习应用。如“用思维导图记录网课视频内容”
2．必备技能渐进式练习
听写并记录关键词，限时记录，越多越好。最后尝试关联关键字形成逻辑关系；教师展示不同思维导图的案例，讲解绘制要点，做词汇或图形的联想训练，思维越发散越好；
3．简单的实用案例让学生认识思维导图的好处
如“图文并茂的演讲稿思维导图”、“学科某一节知识的思维导图”等实例。当学生尝试使用思维导图成功演讲和有效复习，能真实地体会到思维导图的实用性，进一步激发学习兴趣。
4．由易到难，实战记录网络课程笔记。
课上练习时我们一般采用信息技术相关学习视频来模拟网课学习。时长控制在10分钟左右，学生用思维导图记录视频。完成后使用其还原视频主要内容。通过这样的学习，学生逐渐掌握了通过联想建立知识间的关联，并将知识内化成为自己的知识和经验。在多次练习后可以迁移和应用于相同的情境或未来的生活。
5．运用多种软件和工具形成各具风格的思维导图。
思维导图的学习可以在普通教室开展，学生使用纸张，彩笔记录。当他们达到熟练使用的程度后可以使用思维导图软件自主探究学习，将自己最喜欢的思维导图变成电子版。体会手绘思维导图和计算机绘制的区别和各自的优势。
四．创新思维特色课程卓越引领个性化思维训练
《DIMaker》课程我校信息技术特色学科课程。集创新思维训练、开源硬件和创客内容于一体。其具体目标为：
1.培养学生解决问题的创意思维方法，能针对已有问题，借助信息技术手段提出具有创造力的解决方案；
2.引导学生提出创新性解决问题方案的素养，完成具体项目的构思和实现。
当学生团队建成并经过一段时间的训练后，就可以尝试解决一些比较复杂问题。这些复杂问题需要团队经过一段时间的准备，应用信息技术知识、技能和学科思维方法才能解决问题。我们总结出了创意解决问题的一般流程，并在每个环节中使用具体的思维工具进行思维训练，在不断地发现和明确问题过程中形成有创意的方案，经评估优化后形成最终方案。如表格中所示：
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其中5W-2H工具是常用的明确问题工具，是设问法的一种，它从why、 what 、who、 when 、where 、how to 、how much七个不同角度对事物进行提问。帮助团队搞清问题的本质，展开积极的思维和讨论。
K-W-L调研工具可以进一步明确问题。“K”即已经了解的知识，“W”即不了解或想知道的内容，即我们需要调研的内容。“L”表示已经了解的内容。
二维表创意工具常用来进行创意，我们通过对各要素随机搭配而产生更多新颖的选项。如编写一个有创意的故事我们把故事方案写在表格中。并将这些要素以符号的形式写出来，团队进行方案的呈现和选择。如：A1-B2-C1-D4-E4；A2-B3-C4-D2-E2；A3-B1-C2-D1-E3；A4-B4-C3-D3-E1…… 。其中的“A1-B2-C1-D4-E4”方案代表“昨天，沙漠中，我，商人，发现了奇特新运输方式”，尝试发现有趣的创意故事。
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五．小结
信息技术是基础性和实践性很强的学科。学习内容贴近学生生活，更容易激发学生的学习兴趣。在相对宽松和开放的情境下长期进行思维训练，对学生的思维、人格塑造都有很大意义。
由于各种因素的限制。我们还不能全面地、更深入地开展研究。虽然已经总结出了一些思维训练的方法，但应用的广度和深度还不够。在具体的学习还没有充分发挥其作用，许多研究还处在理想化阶段，由于师生学习能力和水平的不同，研究效果还没有达到最佳。因此思维的训练一定要结合具体的教学内容和情境开展，如果只强调方法的学习就失去思维训练的意义。我们最终的目标还是通过思维训练达到育人目标。
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