高中信息技术教学面对计算思维实施的一些思考

    张建鹏

    《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称《课标》）确定了高中信息技术课程四大核心素养：信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。计算思维是信息技术学科核心素养的基础，是发展学生信息技术核心素养的关键，发展学生的计算思维是高中信息技术课程非常重要的任务。计算思维源于计算机科学领域的研究，把计算思维引入到高中信息技术教学中来，对每一位信息技术教师来说既是挑战，也是机遇。面对进行计算思维培养的教育教学，信息技术教师要做好充足的准备。以下都是信息技术教师需要认真思考的问题。● 思考一：如何正确理解计算思维？

    什么是计算思维？这是首先要解决的问题。对计算思维的理解，信息技术教师可先从经典入手，再取众家之长。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”。周以真列举生活事例来方便人们对计算思维的理解，对计算思维的定义做了进一步的阐述，并用计算思维的特征帮助我们正确地理解计算思维。

    理清计算机科学领域的基础概念，如算法、建模、迭代、递归、约简、嵌入等，将它们灵活地融入到教学设计当中，形成知识与问题的联系，恰当地解决问题，这是发展学生计算思维的基础。

    抓住計算思维的本质——抽象和自动化。抽象是计算思维培养的关键，抽象一方面是把现实转化为数据，提取必要的特征和属性，另一方面是把数据还原到现实，是数字世界中处理问题的重要手段。计算思维本身更多的是符号化，抽象是处理符号世界的重要思维。计算机处理过程是自动完成的，抽象是手段，自动化是结果，自动化是计算机的根本特性，是计算思维的最终目的。

    计算思维是一种思维，是人的思维。它是科学思维，遵循科学的方法，建立现实与计算之间的联系，形成正确处理问题的思维;它是逻辑思维，计算思维是从现实到抽象、从抽象到分解、从分解到建模再到自动化处理问题的过程，是组织符号世界关系的一种思维方式;它是算法思维，是在思考使用算法来解决问题的方法，是计算机处理问题的重要策略;它是效率思维，计算思维的并行处理、约简、递归等都是高效处理问题的一种思维方法，计算思维也是有效地处理问题的一种思维方式;它是创新思维，计算思维是构造解决问题方案的思维方式，注重知识的迁移，更重视问题的创造性解决;它是伦理思维，它会考虑处理问题的利与弊，用人的思想构造解决问题的方案，有道德，有美学，更有人文情怀。

    最后还是要回到课标，课标是实施教学的指针，给予教师明确的方向和有力的指导。《课标》对计算思维的界定：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。具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、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，总结利用计算机解决问题的过程与方法，并可迁移到与之相关的其他问题解决中。这句话道出了计算思维素养的内涵，是实施计算思维培养的依据。正确地理解课标是我们实施教学的关键，认真研读和分析课标，更好地把握计算思维的概念与实施，这是我们联系教材与学生信息素养培养的根本。● 思考二：为什么要培养学生的计算思维？

    时代的需要。在当前的数字化时代，以互联网、大数据技术、人工智能、云计算等为核心的信息技术手段正融入社会，对人们生活、工作、社交等有着巨大的影响，人们无时无刻不在享受着技术带来的便利和好处，同时也要面对多样的数据问题。数据无处不在，大量数据的处理，不同环境下数据的变化、数据的组织等这些都是生存在这个时代的人们要面对的问题。这些问题需要一种技能和思维来应对，这种技能和思维就是计算思维。

    未来社会的需要。人们同时生存在现实社会和虚拟社会里，面对虚拟社会，计算思维成为每个人必备的技能，它不只是用来处理数据，更多的是人们对生活环境的理解，对技术使用的判断与约束。

    提升个人能力的需要。在当今这个信息技术广泛应用的时代，处理问题或多或少都与数字有关，合理地利用数字化工具处理问题对于每个人来说都非常重要。深层次地个性化处理现实与数字的关系，是提升个人能力的必要技能，面对未来AI世界个人必备的重要素养，需要发展个人的计算思维，它是提升个人信息素养的重要能力。

    时代决定了人的思维方式，人的思维方式决定了人的处理问题能力。无论是现在，还是未来，计算思维都是每个人必备的技能，决定着个人能力的水平，计算思维可以让人们更好地理解这个世界。发展学生的计算思维，就是要提升学生的信息处理能力，培养学生把计算思维转换成为一种思维习惯，遇到可以用计算思维解决的问题，可以毫无障碍地把计算思维转换成解决问题的能力，成为个人自身的基本能力。● 思考三：什么样的课程适合做计算思维教学？

    《课标》中对课程模块做了简要的介绍，也指出了学科核心素养培养的要点，如何把握好计算思维的培养，最终还是要落实到教学中来，我们要抓住能够突出计算思维培养的课程，有的放矢。

    最适合培养学生计算思维的课程很显然是算法与程序设计，程序设计是算法与代码实践的综合体现，程序设计不等于计算机科学，但是编程能够把计算机的大部分基础概念和思维方法体现出来，如基础概念的教授、问题的抽象与分解、模型的建立以及数据的组织等，都能在编程教学中体现出来。这是面对大部分学生和大多数环境都可以实施的。另外，综合实践课和竞赛课，如机器人课程、创客课程、科技创新课程，也都很适合计算思维的培养，这类课程对算法和编程的教学更为集中和深入，更有利于发展学生的计算思维。

    培养学生的计算思维并不是某一类课程和某一个模块的事情，它可以隐含在任何教学中，需要我们去挖掘，深入研究教材，联系实际，抓住任何一个培养学生计算思维的着眼点，让计算思维的培养成为一种常态。

    发展学生的计算思维不是某一门课程的任务，也不是一朝一夕的事情，它需要信息技术教师多琢磨、多思考，准确地设计教学方案，恰当地融入计算思维。● 思考四：实施中出现的问题如何对待？

    信息技术课程一直是副科，无论是基层学校，还是教学对象，都对其有不同程度的轻视。

    信息技术教学要面对多种问题，最为突出的就是课时问题，很多学校并没有按照要求开设足够的课时，每周一课时是比较普遍的，这就使得要完成教学目标，就必须压缩课程内容，从而导致教师所教的更多的是知识性内容，缺少运用和实践。

    学生面对信息技术课，更多的是兴奋大于求知，存在多种心态，如放松、娱乐、玩游戏等。当然也有学生想要学一些新的知识或课外知识，还有学生想学一些立竿见影的知识，或一些能展现高手风范的技能。面对信息技术课，学生的需求是多样的，这不利于课程系统的开展。

    信息技术教师因为信息技术课程的副科地位而存在不同程度的职业倦怠，很多还兼任各种职务，他们除了教学还有很多校务需要处理，这些都不利于教师的专业化成长，成为信息技术课程发展与实施的阻碍。

    那么，我们如何面对存在的问题呢？

    首先，信息技术教师当自强。无论面对什么样的问题，信息技术教师都要有自己的信念，要坚守自己的职业操守，肩负起应有的责任。面对新知，加强学习;面对困难，想办法克服。计算思维是每个人必备的重要素质，想要让学生得到全面的发展，信息技术教师应该做出更多的努力，要完善自身，加强实践。

    其次，利用信息技术教师自身的优势，开发多种培养途径。现在的学习方式和途径很广泛，作为信息技术教师，我们可以发挥自身的优势，开阔思路，开拓多种教学途径，如开设学习空间、微课教学、兴趣论坛等，把课内与课外活动联系起来，尽可能地拓展学习空间，解决教学资源与学生兴趣的问题。

    最后，希望基层学校能够给予信息技术教学足够的重视。国家花费大量的人力、物力开发和制定课程体系，其目的就是要更好地为指导教学服务，希望基层学校能够给信息技术教师足够的空间和资源，为我们的信息技术教育能够开花结果助力。● 思考五：怎么面对计算思维教学的实施？

    摆正心态。面对计算思维培养的教学，要循序渐进，没有任何事情是可以一蹴而就的，不要操之过急。对于计算思维培养的教学，大家都是在积累经验，在教学过程中会出现很多问题，但问题只要得到逐步解决，就会有效果，就会有进步。

    专研学习。信息技术的发展日新月异，信息技术教师要不断学习，与时俱进，加强自身素养建设，先把计算思维融入自身，运用到工作、生活中去，为教学做好充足的准备。信息技术教师在学习知识的同时，还要专研教学理论、教学策略、教学方法，研究教学对象，科学合理地处理教育教学，这样才能快速地把计算思维融入到信息技术教学中去。

    专家引领。专家对计算思维进行了大量的研究，他们在计算思维方面有更高、更深的见解。请专家来做指导、多听听专家的讲座，是帮助信息技术教师快速成长的捷径。信息技术教师在实施计算思维培养的过程中，必然会出现各种各样的问题，希望社会能够宽容地看待这些问题，希望专家能够给予更多的理解和指导。

    集思广益。发挥群体优势，可以把校内、区域内的高中信息技术教师集中起來，共同探讨，可以先统一思想，再个人发挥，形成有利于教学实施的方案和策略，共享教学资源和教学成果。

    加强反思。反思是提高教学的有效途径，对教学中出现的每一个细节和问题，都要认真思考，发挥优点，改进错误，克服不足，这样经过反复磨砺，必定能够形成有效的教学。

    对计算思维的培养，势在必行。时代在发展，发展计算思维，运用计算思维处理问题成为个人的一种本能。提升学生处理信息的能力，是我们每一位信息技术教师的责任。