高中信息技术学科“计算思维”培养的策略与方法
刘梅妹 福建省闽清县第一中学
摘要：计算思维是当前国际和国内教育界较为关注的一个的概念，本文阐述了计算思维的概念与内涵，结合目前高中信息技术课程目标，指出计算思维在高中信息技术课程中的重要作用。根据计算思维组成要素，设计了基于计算思维培养的课堂活动，通过具体介绍信息技术课程的一个培养计算思维的课堂实例，分析如何在信息技术学科教学中落实对学生计算思维的培养，总结出在信息技术学科中培养学生计算思维的方法与策略，期望对高中信息技术学科的教学提供参考。
关键词：计算思维；教学；策略；信息技术
一、计算思维的概念与内涵
计算思维这一概念是周以真(Jeannette M.Wing)教授在2006年3月提出的。周教授认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维这一概念一经提出，引起了学术界广大学者的共鸣。2011年，国际教育技术协会和计算机科学教师协会对计算思维这一概念进行了进一步的阐释，指出计算思维是一个用来解决问题的过程。2013年，南安普敦大学的Cynthia Selby博士和John Woollard博士提出计算思维包括算法思维、评估、分解、抽象、概括这五个方面的要素。
二、计算思维与高中信息技术课程
面对不断变化的信息社会，新的技术与新的设备等不断出现，因此高中信息技术课程的内容不应该重点关注信息技术本身，而应该关注高中信息技术课程的学科思维。学科知识与学科思维发展的结合，能帮助学生在知识学习的过程中形成独特的学科思维方式，全面理解生活世界。
计算思维具体包括算法思维、评估、分解、抽象、概括。其中“算法思维”是一种通过明确定义的步骤来解决问题的方法。“评估”确保一个算法的解决方案是最佳方法，各种算法都需要进行评估：答案是否正确？速度是否足够快？等等。一个理想的解决方案不可能满足所有条件，需要综合考虑这些指标对算法进行整体评估。“分解”是一种根据整体的各个组成部分思考问题的方式，这些独立的部分可以被单独来理解，使复杂的问题更容易解决。“抽象”是另一种使问题更容易思考的方式，它删除不必要的复杂性，使问题在没有任何损失的情况下变得更容易。“概括”是一种基于先前已经解决的问题快速解决新问题的方式，我们对一些特定问题算法进行改造，使其能解决类似问题，当遇到一个新问题时，我们可以应用这个通用的方案。
三、高中信息技术课程培养学生计算思维的策略与方法
1.算法思维培养的课堂活动
例如：在“算法的初步认识”教学中，教师设计“猜数”游戏活动。老师选择1到100之间的某个数字，请同学们猜猜是什么数字？
方法一，学生随机猜测数字。
方法二，学生按顺序从数字“1”开始猜测，允许他们有尽可能多的机会去猜数字，解释这就是所谓的线性查找。
方法三，告诉学生以保持减半的方法猜数，直到猜到这个数，解释这种方法就是二分查找。
使用三种方法进行猜数游戏后，组织学生讨论哪种方法更快。当学生熟悉了如何使用二分查找后，使用1到1000数字重新来玩这个猜数游戏。
通过这个游戏，让学生体会问题的解决有具体的步骤与方法，让学生体验解决同一个问题可以运用不同的方法，通过总结不同方法解决问题的共同之处，从而更好地理解什么是算法，培养学生的算法思维。
2.分解思维培养的课堂活动
在“计算机硬件组成”教学中，教师可以拆开一台旧电脑，向学生展示与介绍计算机内部的各个组成部分，让学生理解计算机是由更小组件连接在一起的系统，其中一些组件仍然可以进一步分解。虽然利用插图也可能看到计算的内部结构，但是利用拆解电脑的方法，使学生能更好地理解计算机的组成与内部结构，同时培养学生通过分解来认识问题、分析与解决问题的意识与能力。
3.抽象思维培养的课堂活动
学生在学习Flash动画设计与制作时，需要使用一些抽象来处理动画中的复杂性。例如，在设计一个简单的乒乓球比赛游戏动画中，模拟包括乒乓球是如何移动的，以及它如何反弹的，在设计与制作这个动画时忽略空气阻力、乒乓球重力与旋转等因素。
当用计算机对问题进行求解时，首先要对问题进行分析，明确问题的要求，然后要抽象成适合在计算机表示的数据结构和形式化的数学模型，忽略一些复杂的细节，因此抽象在用计算机解决问题过程中十分重要的。
4.概括思维培养的课堂活动
例如：“位图和矢量图”是信息技术学科教学中学生需要理解的两个相似的概念。学生在学习了位图的概念后，教师可以通过展示大量矢量图的实例，引导学生把矢量图与位图进行对比，寻找它们之间的联系与异同，最后引导学生概括出矢量图的本质属性与概念。
在信息技术学科知识教学过程中，教师可以引导学生寻找新旧知识之间的联系，找到新旧知识之间的异同，引导学生运用迁移规律概括出新知识。
四、结束语
在高中信息技术学科教学中，教师在教学过程中往往注重传授技术应用，忽略了对学生计算思维的培养。因此，教师要重视学生计算思维的培养；同时，课程中的计算思维是需要教师在教学的经验中不断挖掘，设计出能培养学生对应相关方面能力的相关课堂活动，要避免信息技术学习的重复记忆和机械应用，要在学生掌握信息知识与技能的基础上，引导学生用信息技术学科思维全面认识和思考这个复杂的信息化社会，作出科学、专业的信息化判断，让学生更好地在信息化社会中生存、创新与发展。
参考文献：
[1]何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010，(9)：5-9.
[2 ] Jeannette M. Wing. Computational Thinking[J].Communications of the
ACM， 2006，49(3)：33-35.
[3]王荣良.计算思维对高中信息技术课程的影响初探[J].中国教育技术装备，2012，(27)：56-57.
