计算思维的高中信息技术教学探究
摘要：本文分析了高中信息技术教材中蕴含着计算思维的数据、算法、系统三个方面内容；教师要充分挖掘其中的思想，采用不同的教学方法，培养学生的计算思维。
关键词：高中信息技术；教学探究
在信息技术教学过程中，教师经常会发现，讲解了一些具体操作，学生机械的模仿操作步骤，看上去教学内容有条理，学生掌握情况蛮好。但是当教师布置一个类似的具体问题，学生不知所措。这就是因为学生只关注了技术本身，而忽视了技术背后隐藏的知识的梳理和提炼，没有上升为思维层次，对知识的掌握往往比较零散和表面，没有养成自己的思维习惯和形成足够的迁移和解决实际问题的能力。我们培养的目标不仅仅是使学生成为软件的使用者，而是使他们成为问题的解决者。2006年，美国周以真教授首次提出“计算思维”，是指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。计算思维是学生适应社会发展的基本能力，如同阅读能力、写作和算术能力一样，是学生学习、工作、生活的一项基本技能。
1．挖掘教学内容中的计算思维
计算思维包括数据、算法、系统三个方面。通过对高中信息技术必修教材和选修教材的研究分析，各知识点蕴含的思维方式进行归类和重新整合，形成了包括编码思维、存储思维、安全思维、算法思维和操作思维等。数据思维是计算思维的基础，算法思维是计算思维的核心，系统思维是计算思维的综合表现。
1.1数据思维
数据思维中包括编码思维、存储思维、安全思维等。编码思维包括二进制、八进制、十六进制思想；存储思维包括文本、图像、声音、视频、动画的编码存储原理；安全思维包括信息的加密与解密，网络安全。例如在讲解高中《信息技术基础》教材中“数字化图像存储”时，解释点阵图与矢量图的区别时，教师可以用画图工具和FLASH分别演示点阵图和矢量图的缩放失真情况，解释图像存储大小与分辨率和位数的关系时，选择单色和彩色24位、16位分别保存，观察它们文件的大小。
1.2算法思维
算法思维，包括穷举、分治、递归、贪心、动态规划等思想。例如讲授《网络技术应用》教材中“因特网信息交流与网络安全”时，学生对密码破译的穷举法理解存在很大困难。以往的教学效果很不理想。可以采用微课的教学方法，设置了一个真实的破解电子邮箱密码的场景，演示用C语言编写程序找到正确邮箱密码的精彩过程，让学生深切体会到不安全密码在破解技术面前的苍白无力，进而向学生揭示其中“穷举法”的基本思想、方法和编程技巧。最后，将告诉学生如何基于穷举法原理设计出更加安全的密码。
1.3系统思维
系统思维就是对系统问题进行分析、设计、构建和维护的过程。如何确定问题、分析问题、计划方案、执行和实施、评估和反思这一系列的思维就是系统思维。例如在讲解高中《信息技术基础》教材中“利用数据库管理大量信息”时，教师可以演示“学生成绩管理系统”的开发过程，包括需求分析、系统设计、系统实现、系统测试与维护，使学生了解系统开发的过程，初步体验软件开发的步骤。
2．合理采用教学方法
2.1课堂教学与网络教学相结合
由于学生的基础参差不齐，学习进度不一致，个体学习存在差异，所以有必要搭设网络平台帮助学生进行自主学习。学生在网络平台上可以根据自己实际情况调节学习进度和内容；网络平台能为学生创设丰富的资源环境，对学生的学习提供指导；学习网站具有强大的交互功能，能够实时反馈学生的学习情况。例如笔者在进行网页制作教学时，制作了学习平台网站，并提供了操作教程视频指导，作品提交，学生自我评价、学生之间评价、教师评价的功能。网站的使用不仅方便学生的学，还能改善教师的教，也为师生间的交流提供了虚拟空间。平台还提供网页制作需要的一些资料素材和技术支持，为学生提供大量处理信息的机会，培养处理信息能力。
2.2课程讲授与生活实践相结合
根据学生的认知规律，将计算思维与学生的学习生活、校园生活、家庭生活密切联系在一起，能起到良好的教学效果。例如笔者在讲解高中《网络技术及其应用》教材中“IP地址及其管理”时，IP地址比较抽象，如果单纯以讲授法教学，难以吸引学生的注意力，且学生又缺乏自主探究的知识基础，因此教学难度较大。“IP地址与域名的概念”比较抽象，学生比较难理解，IP地址对应门牌号码（如江苏省高邮市文游南路26号），域名对应单位名称（如江苏省高邮中学）。IP地址的格式是由两部分组成：网络标识和主机标识，网络标识确定主机所在的物理网络，主机标识确定主机的物理地址。同学所在的班级名（如高一二班）就可以理解为网络标识，而同学所在的座位号（第二组第四排）就可以理解为主机标识。在讲授过程中巧用生活中的实例、类比等方法，可以使较为枯燥的知识易于为学生所接受。
2.3任务驱动与模块化学习相结合
将一个大模块分解成各个小模块，设计小任务去完成各个小模块的学习。逐步分解问题，引导学生完成学习任务，锻炼学生的思维。例如笔者在讲解高中《信息技术基础》教材中“图像的采集与加工”，介绍使用photoshop工具软件处理图像的裁剪、旋转、大小设置、亮度对比度设置等操作，若单纯讲解零散枯燥，而使用了任务驱动式教学法，真实设计任务，引导学生探究操作，可以取得很好的教学效果。根据最近发展区理论，三次设置问题，三个任务的难度逐渐提升，引导学生在学习过程中进行思考与归纳。同时还提供针对技能操作的理论知识讲解和操作演示，让学生探究实践学习，并体验图像简单处理的乐趣。
3．总结
计算思维隐藏在信息技术课程中，教师要注重学生计算思维的培养，充分挖掘教学内容中的计算思维，合理采用教学方法，逐步养成学生的思维习惯，促进学生的全面发展。不求每一位学生都是编程专家，但求每一位学生都能学会像科学家一样的思考，促进我们整个社会的发展。
陈汐平 江苏省高邮中学
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