初探高中生计算思维的培养路径
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【摘 要】随着国际上对计算思维的重视，我国2018年高中信息技术新课标以核心素养形式将其列入其中，可见计算思维的重要性。为了培养高中生计算思维能力，教师要提升自身的业务水平，积极创设教学情境，激发学生学习计算思维的兴趣，认真开展程序设计教学，促进学生对计算的认识和理解，课后鼓励学生在实践中多锻炼和运用计算思维，以实践检验自身计算思维水平。
【关键词】信息技术;计算思维;培养路径
在2018年新一轮课改中，“计算思维”首次以核心素养的形式出现在高中信息技术课标中，并成为信息技术教师热议的话题之一。当前，随着信息技术与人们生活的高度融合，“计算思维”已从计算机领域中的一个概念而日渐成为人们适应当前社会发展所需要的一种关键能力和素养。因此，在高中信息技术教学中培养学生具备计算思维将成为信息教学的新趋势。鉴于此，笔者将在阐述“计算思维”涵义的基础上，简要介绍本人在培养高中生计算思维方面所采取的举措。
一、计算思维为何能引起较大反响
一直以来，人类都在运用计算思维解决生产、生活问题，尤其是在算盘、计算器、计算机及云计算等技术中更是得到了充分地体现。虽然在2003版的《普通高中技术课程标准（实验）》中提出高中信息技术课程的主要目标是提升学生信息素养，但实际结果却是：高中信息技术课堂成为培养学生计算机操作技能的培训班，在信息技术课堂上学生往往“只见技术不见人”。因此，当计算思维出现并以核心素养列入2018年新课标中时，立刻得到了广大教师的认可，并在教师中间迅速传播、讨论。广大一线教师对计算思维的重视，充分说明教师急切希望摆脱以往繁琐的技能操作训练，而转为培养利用计算机解决问题的思维能力，从而实现信息技术课程的回归和更好地促进学生的发展。
二、什么是计算思维
首次将计算思维作为一个概念提出的，是美国卡内基·梅隆大学的周以真教授，她认为：“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、人类行为理解等的一系列思维活动。”我们从周教授关于计算思维的概念可以得出：计算思维并非专属于计算机科学家，而是应该属于每个人，并且每位学生都应该通过信息课程的学习而具备计算思维这种能力。在本次新课标中，是这样描述计算思维的：“计算思维是学生个体在运用计算机科学领域的思想方法形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。”因此，计算思维不等同于计算机思维，也不以学生是否使用了计算机解决问题来衡量学生是否运用了计算思维。
例如学生利用百度地图导航去一个陌生地方时，在学生输入终点名称后，软件会自动根据当前位置及交通工具生成路线，那么这个解决问题的过程中虽然运用了计算机，却并没有体现出计算思维的运用，这只能体现出学生掌握了计算机软件的使用方法，说明学生的信息素养水平较高。如果存在这样的一个问题：在给定的100个数字中，某个数字出现了偶数次，其余均出现了奇数次，请找出出现偶数次的数字。针对该问题，若学生能够利用程序设计的方法寻找答案，那么就是运用了计算思维来解决问题。
所以，具备计算思维的学生能够采用计算机可以处理的方式来判断、分析问题，建立问题的结构模型，然后合理组织有关的数据，运用一定的算法，最终形成解决问题的方案。学生一旦形成计算思维，往往也能够将解决某个问题的过程与方法，迁移至类似的问题解决之中。
三、如何在高中信息技术教学中培养学生的计算思维
1.教师加强业务学习，明确计算思维的教学目标
在高中信息技术教学中对学生进行计算思维的教学时，教师首先要加强业务学习，明确计算思维的教学目标，唯有抓住教学目标这一抓手，我们才能针对教学目标开展相应的教学活动和评价活动。当前，美国麻省理工学院Scractch研究小组将计算思维分为三个层次：计算思维、计算实践和计算观念，而我们普通高中的教学目标一般也是分为三个层次：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。笔者认为这两种分法具有殊途同归之妙，其中知识与技能对应计算概念目标，过程与方法对应计算实践目标，情感态度与价值观对应计算观念目标。从认识到方法再到能力，这是一个逐渐提升、层层递进的过程，我们只有借助具有一定针对性的课堂教学活动才能将学生培养成为具有一定计算思维的人，从而最终达成计算思维的教学目标。
2.积极创设问题情境，激发学生学习计算思维的兴趣
培养学生计算思维的关键是要将计算思维与有关案例有机融合在一起，而创设问题情境激发学生兴趣，则不失为一种较好途径。例如在引导学生学习“表格信息的加工与表达”时，我们可以结合学校每学期文明班级评比活动开展教学活动，让每位学生都参与到具体数据的采集、分析和计算过程，从而提升学生发现问题、分析和解决问题的能力，增强计算思维水平。又如在教学生制作Flash動画时，我们可以让学生通过Flash动画的形式向人们展示向日葵的生长过程，从而既让学生在此过程中认识到向日葵的数学之美——即黄金分割在自然界中的体现，又让学生在制作过程中学会运用计算思维来抽象对象、数字建模等，最终实现训练学生计算思维和发展学生计算思维的目的。
3.借助程序设计案例，促进学生对计算思维的理解
国际上对计算思维的热烈讨论，促进了中国信息技术教师对计算思维培养价值的重视和反思。在以往的教学中，不少人质疑是否有必要在高中阶段开设程序设计这门课程。现在通过对计算思维的思考、讨论和研究，我们已经为程序设计找到了理论支撑，即为了培养和提升学生的计算思维而开展程序设计教学。当然，培养学生的计算思维不一定非要通过程序设计教学活动，但不可否认的是，通过程序设计教学活动来培养和提升学生的计算思维是非常重要的一个路径。例如，通过程序设计教学活动，我们能够让学生理解有关的计算概念和方法，如抽象、递归等，从而引导学生对生活中的问题进行抽象，再通过设计相应的算法、流程图等，提升学生的计算思维。如通过让学生设计程序解决汉诺塔问题，就可以理解计算思维中常用的递归方法。
4.鼓励学生多练习，在实践中锻炼计算思维能力
陆游云：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”这句话揭示了做学问不能仅仅掌握书本上的知识，还要善于实践。笔者以为，该诗句蕴含的哲理同样适用于培养学生计算思维这件事。我们在培养和提升学生的计算思维时，除了在课堂上让学生学习计算思维的理论和操作外，还应鼓励他们运用课堂上所学的知识技能与思想方法来解决生活中的实际问题，从而在实践中不断磨炼学生的计算思维。如我校每周都会举行班级卫生评比活动，负责打分的是各班卫生委员，在计算有效得分时，往往需要扣除得分中的最高分和最低分，然后再取其它分值的平均分。如果这个过程全部由人工完成，往往效率较低且容易出错，那么，我们就可以鼓励学生编写相应的程序使这一问题得到有效解决。首先是界定问题，明确解决问题的关键，其次是学会数学建模，设计算法流程图，最后是编写程序，并加以调试和验证。通过这一实践过程，我们可以看到学生的计算思维是得到了充分地锻炼和提升的，因此，我们应坚持让学生由课堂回归生活。
四、结束语
总而言之，计算思维在育人方面具有特殊的地位和作用，我们在高中信息技术教学中一定要重视计算思维的培养，同时要加大教学探索，走出一条适合计算思维培养的新路子，从而不断提升学生的计算思维，让计算思维之花绽放光彩！
【参考文献】
[1]冯士海.点燃高中信息技术课堂计算思维的火花[J].中小学信息技术教育，2018，12
[2]洪嘉毅.信息技术学科的计算思维能力培养[J].福建电脑，2019，06
（安徽省界首中学，安徽 阜阳 236500）
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