基于高中信息技术课程的计算思维能力培养研究

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1、基于高中信息技术课程的计算思维能力培养研究摘要：计算思维作为一种新的学科思维方式受到了国内外计算机界的广泛关注。培养学生计算思维能力是高中信息技术课程的重要组成部分，本文在高中算法与程序设计课程的教学活动中引入计算思维的理念，从课堂实践方面探讨了培养学生计算思维的结合点和教学方法，为计算思维背景下的教学模式提供了参考。关键词：计算思维；学科思维；信息技术课程中图分类号：G434文献标识码：A论文编号：1674-2117(2016)02-0038-04高中信息技术课程以提高学生的信息素养、促进学生全而富有个性的发展为基本目标，在促进学生掌握信息技术的基本知识和操作、加快信息技术应用的普及等

2、方面起了积极的推动作用。目前，在高中信息技术课堂教学中，教师更加注重的是培养学生的信息技术操作能力和信息处理的方法。而信息素养则更强调使用计算机这个工具本身的能力，计算思维注重如何能像计算机科学家一样思考问题，强调“人的，不是计算机的思维”。从学生的长远发展来看，教师将计算思维引入到高中信息技术教育中是十分有意义的。计算思维的概念和本质1.计算思维的概念美国卡内基•梅隆大学计算机系主任周以真指出：计算思维就是运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为，它包括了涵盖计算机科学广度的一系列思维活动。［1］［2］学会计算思维，是在信息社会中创新的需要。［3］计算思维是按照预防

3、、保护及通过冗余、容错、纠错的方式从最坏情形恢复的一种思维，计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的一个思维过程，其解决问题的表示方式能有效地被信息处理并代理执行（如图1）。2.计算思维是高中生信息素养的必要组成部分培养高中生计算思维对提升高中生自我学习能力和综合素质等方面具有重要的推动作用。认知学习理论告诉我们，学生学习实质上是其在头脑内自主构造认知结构的过程，而计算思维的培养有助于高中生构造认知结构，激发高中生内部学习动力。［4］以往人们都认为信息技术课程只是一门工具性学科，是学会操作Word和PowerPoint等软件的培训课程，从而导致信息技术课程出现“只见技术不见人”的现象。要

4、改变这种状况，就要将计算思维作为信息技术课程的核心培养目标，像学习数学或英语一样学习信息技术，实现“基础的回归”。因此，重新探讨算法与程序设计在信息技术课程中的地位与作用，优选算法与程序设计的教学内容，改善课程的教学方法，促进算法思维在信息技术课程中以适当的形式呈现势在必行。高中信息技术课程中计算思维能力的培养模式教师可以采用多种方式来培养学生的计算思维能力，传统的教学模式会大大限制学生自主发现问题的思维能力，而计算思维则提供了重新审视程序设计教学的视角，将计算思维融入到程序设计教学中将会大大提高学生的思维方式和解决实际问题的能力。对程序设计课程来说，学生需要掌握的编程能力是计算思维和技

5、能化知识的综合体现，因此需要强化对学生计算思维能力的培养，而计算思维能力在较大程度上是以思维方式的数学化为支撑的（如图2）。1.情境教学、分层教学对于那些比较难理解的概念，在学生已明确探究目标的基础上，教师可以创设情境进行教学。以讲解约瑟夫算法为例，笔者让6位学生站在教室的最前面排成一排并手拉手，说道：“如果从第一位学生开始数，数到第三位时学生出列，最后是哪一位出列？”这时，学生就开始在心里想了，某某最先出，然后是谁，最后又是谁出列。在这个过程中，部分学生参与其中，下面的学生也会在心里计算，这样，全体学生都参与进来了。接着，笔者提示学生用链表知识来描述这个算法，有几位学生很快就写出了代码

6、。同时，对于基础较好的学生，教师可以要求他们用数组来解决问题，同时全体观摩。1.借助任务驱动培养计算思维信息技术教师都有过这样的体会，教给学生一门知识或技能相对容易，但教会他们某种能力或思维却很难，如面向对象、差分与递归等。任务驱动教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法，强调培养学生自主学习，独立分析问题、解决问题的能力。因此，教学任务的设计至关重要。教师需要根据学习主题，创建尽可能真实的学习情境，以选用科学研究和工程技术中的实际问题为最佳，这样能使学生迅速融入教学情境。例如，在讲解循环语句的时候，教师如果只是一味讲解它的语法怎样实现，说它如何重要，有些学生可能会觉得很枯燥，有

7、些学生可能会越听越糊涂。这时，教师可以设计一个很实用的小程序，如运动会成绩计算程序等，在成绩输入过程中使用循环语句，学生如果觉得它很实用、很有价值，自然就会想学习、掌握该知识点。2.加大对实验程序调试的指导力度实验内容侧重于对学生的计算机基本技能的训练和综合应用能力的培养，教师可按照基础实验、拓展实验和创新实验进行分层教学。如果学生已掌握使用计算机解决问题的四个步骤__分析问题、建立模型、设计算法和编写程序，则可以依据教学要求和自身