指向计算思维培养的高中信息技术教学模式构建

摘要：本文探讨了高中生计算思维培养的内蕴和价值，构建了指向计算思维培养的高中信息技术教学模式，并以科教版高中信息技术必修一的第一单元“初识数据与计算——数据的计算”为例开展教学实践，以期为广大教师提供借鉴。

关键词：高中生；计算思维；教学模式

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）05-0047-03

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）提出了信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四大学科核心素养。其中，计算思维在四大学科核心素养中起到了统筹和引领的作用。因此，探索有效的计算思维培养方法，是高中信息技术教学的迫切需要。所以，笔者尝试在教学实践中通过具体的案例探讨面向计算思维培养的高中信息技术教学模式，并且在课堂中引入问题解决和创造性思维等活动，旨在促进高中生计算思维的整合与运用，培养其跨学科能力和创新思维能力。

思维、整合与运用：高中生计算思维培养的内蕴和价值

第一，思维是高中生计算思维培养的核心。新课标强调培养学生的计算思维能力，其中包括分析、综合、判断、创新等能力。通过对信息技术课程的学习和实践，学生将学会运用不同的思维方法来整合和解决问题，提升自己的计算思维品格。

第二，整合是高中生计算思维培养的关键。新课标要求学生能够跨学科地整合和运用不同的信息资源，培养综合应用知识的能力。学生通过整合各种信息技术原理与工具，将所学知识和技能进行有机的结合和运用。这样的综合能力培养有助于他们坚持自身立场与价值观，并有效地运用计算思维解决问题。

第三，运用是高中生计算思维培养的最终目标。新课标要求学生能够应用信息技术工具进行信息的获取、处理和表达。学生能够灵活运用各种信息技术工具，提高自己的信息处理和表达能力。这样的运用能力培养将有助于提升学生的计算思维，使他们能更好地适应信息时代的发展需求。[1]

指向计算思维培养的高中信息技术教学模式构建

面对高校人才选拔和社会就业格局的变化，必须进一步加大对高中生的计算思维培养，这样有助于他们内在潜质的激发和提升其用信息科技解决跨学科问题的能力。指向计算思维培养的高中信息技术教学模式是基于建构主义理论和认知学习理论发展而来的，它强调学生的自主思考与动手操作能力的培养，鼓励学生在实践与发散思维的过程中形成自己的认知，在教学过程中提倡将解决问题和完成任务作为教学准则。具体的教学模式如下页图1所示。

该教学模式以“学生自助发散思维解决问题”为导向，分为三个教学环节。首先，巧设学习情境。将信息技术知识融入到现实生活中，为教师的教学活动设计和学生的自主探究奠定基础。其次，妙用问题驱动。高中信息技术教材的内容内蕴丰富，知识层次高。这就要求教师要从问题导向出发，通过问题驱动学生发现问题、分析问题、解决问题；在课堂教学中教师需要结合教学目标和学生的思维认知提出问题，引导学生深度思考，活用思维。[2]最后，活用自主协作学习。学生在自主探究之后，可以通过小组开展协作学习，通过协作学习，学生可以习得学科知识，并进行实践探究。此外，在协作学习结束后，可以进行成果展示以及评价与反馈总结活动。

指向高中生计算思维培养的教学实践

在教学中，笔者以教科版高中信息技术必修一第一单元“初识数据与计算——数据的计算”为例，开展实践，实现对学生计算思维的培养。

1.巧设学习情境

笔者以古人解决鸡兔同笼问题的故事为背景创设情境。鸡兔同笼问题是一个经典的问题，需要人工进行复杂的计算。但是，运用信息技术可以快速准确地解决这个问题。首先，通过电子表格展示该问题：假设有n只鸡和m只兔子，每只鸡有2只脚，每只兔子有4只脚。鸡和兔子的总脚数为p，总头数为q。任务是找出n和m的值，使p等于一个特定的值，q等于另一个特定的值。之后，学生就可以利用电子表格的公式和函数来计算n和m的值。例如，可以使用“反向求解”公式来解决这个问题。这个公式可以在给定总脚数p和总头数q的情况下，计算出鸡和兔子的数量n和m。

通过情境创设，学生意识到信息技术在解决问题中的重要性。他们可以学到如何使用电子表格来解决问题，如何运用计算思维来分析和解决实际问题。这样的教学方式可以帮助学生更好地掌握信息科技的核心概念和技能，提高他们的信息思维品质。

2.妙用问题驱动

有的放矢的问题能够活跃学生的计算思维，也能使学生对信息技术知识进行深度学习，因此，要想培养学生的计算思维，应以问题驱动开展教学。首先，引入实际生活中的问题，如：“假设你有一家小店，你想计算每个月的销售额和利润，应如何进行计算并记录？”这个问题能够引发学生对电子表格和信息计算的思考和探索。其次，引入电子表格，介绍电子表格的基本概念和功能，如单元格、公式和函数等，让学生了解电子表格通过使用公式和函数可以实现自动计算和数据分析的功能。再次，进行实践操作，让学生根据提出的问题，创建一个电子表格来记录销售额和利润。在学生操作电子表格的过程中，引导学生思考和讨论“如何设置公式来计算每个月的销售额和利润”“如何使用函数来实现对数据的汇总和分析”等问题。通过思考和讨论，学生可以进一步理解公式和函数的价值。最后，进行实际应用和展示（将电子表格应用到实际的销售数据中，通过输入数据和调整公式，实现对销售额和利润的自动计算）以及总结和评价（让学生分享他们的经验和体会，互相学习和借鉴[3]）。

问题驱动能够让学生更加主动地思考和提问，促进他们的计算思维和创造性思维的发展。同时，问题驱动也能将信息技术知识与实际生活相结合，提高学生的信息素养。

3.活用自主协作学习

将自主学习与小组协作学习同频共振，一方面可以凸显个性思维发展，另一方面可以放大集体思维的水平。同样以鸡兔同笼问题为例，笔者引导学生思考利用计算机编程解决问题的方式，具体教学设计如图2所示。鸡兔同笼问题是一个需要用到数学和逻辑思维的问题，通过编程可以更加直观地解决和验证答案。学生在自主学习阶段可以学习编程语言的相关知识，了解编程的基本概念和解题方法，并完成一些简单的编程练习，从而掌握编程的基本技能和逻辑推理能力。而通过小组协作与讨论，学生可以分享个人的学习成果和编程经验，讨论如何运用编程解决鸡兔同笼问题。在小组内，学生运用已学的编程知识合作编写代码，通过逻辑推理和计算解决鸡兔同笼问题。在自主协作学习解决鸡兔同笼问题后，可以让每个小组展示他们的编程过程和结果，通过分享、讨论和比较，让学生相互学习和借鉴。同时，引导学生总结他们在解决鸡兔同笼问题中所应用的编程知识和逻辑思维，并评价小组合作过程中的优势和不足。[4]

结束语

构建指向计算思维培养的高中信息技术教学模式，可以有效地激发学生主动学习的意识，培养他们的自主思考和解决问题的能力，最终培养他们的计算思维能力，使得他们能够适应未来智能时代的人才要求。指向计算思维培养的高中信息技术教学模式是一种有效的教学方法，值得在高中信息技术教学中广泛应用和推广。

参考文献：

[1]王洁，陈向东.高中信息科技课堂教学中的思维、整合与运用[J].上海教育科研，2021（09）：12-18.

[2]李晓晖，王晓婷.信息科技课堂中培养高中生思维品质的策略研究[J].教育研究与实践，2022（01）：34-39.

[3]张宏涛，赵小菲.构建型课堂在信息科技教学中的实践与探索[J].教育科学研究，2021（11）：45-50.

[4]徐恩淑，董振华.基于核心素养的信息科技课堂评价策略研究[J].山东教育科研，2022（02）：45-50.