浅谈计算思维在高中信息技术课程中的落实措施

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  摘 要:计算思维是高中信息技术学科的核心素养之一,也是中国各个教育专业大力推广和倡导的一种教学方式。在此情况下想要有效借助计算思维提升高中信息课堂的教学质量,首先教师就要转变观念,分析现有教学方式,制定有针对性的教学内容,同时将计算思维融入学生的日常生活和学习中,激发出其学习的兴趣,以此为其之后的发展奠定基础。对此,文章进行了细致的分析,以供参考。
  关键词:计算思维;高中阶段;信息技术;应用方式
  一、 引言
  计算思维自身并非某种计算技术,而是一种计算机思考的方式。在实际高中信息技术教学中应用计算思维主要是依靠学生自身的思维转变力来降低其对于计算机的依赖,同时将学生学习过的数学知识思维和工程类型的思维进行融合,形成新型的思维能力。但在此过程中,因受到人员因素及外部因素的影响,教师只重视学生的信息知识累积,忽视了学生对计算机应用能力的培养,阻碍了计算思维的养成,对此相关教师必须转变观念,改进优化现有教学方式,切实实现思维培养及信息教学的融合,从而为学生之后的发展奠定基础。
  二、 计算思维简介
  具体来说,计算思维是由中国周以真教授为主率先提出的一种想法。具体内容为:在实际教学中教师要引导学生以计算机科学领域基础内容为主,合理地分析问题、解决问题。从几年前开始,中国教育领域的学者开始了广泛的研究,并得出了一个结论,计算思维就是人们在解决问题中使用的一种思维方式,且在人们使用计算机对相应问题进行解释时,也要合理地应用计算思维,并根据计算思维的内容制定有针对性的解决过程。同时在开展信息活动时能通过计算机的处理方式来对问题进行判定,展示其抽象化的特征、创建结构模型等。通过特定的计算算法,整合各类信息资源来形成一种有针对性的问题解决方案,且在此过程中使用计算机的人员能分析解决问题的过程及方式,并将其应用在解决其他问题中。此点对高中信息技术课堂的发展及学科核心素养的培养具有重要的意义。
  三、 计算思维在高中信息技术教学中的重要
  在开展高中信息技术教学过程时,相关教师不仅要让学生累积较多的计算基础理论知识,还要提升其对计算机的应用能力,并将计算技术融入生活中,提升学习及生活的质量和效率,以此为其之后发展奠定基础,具体内容如下:
  (一)改进优化高中阶段信息技术教学
  时代快速发展,中国科学技术稳步提升,目前来看计算机的应用不仅仅局限在课堂教学中,其逐渐进入了人们的日常生活中并得到了广泛的应用。在高中信息技术教学中学生的学习和生活是密切相关的,所以教师要转变思想,改进现有教学方式,掌握计算机课程的发展方向,提升学生计算能力。此外,信息技术内容的发展和完善,教学的信息软件也在随之转变。在此过程中,教师也要注意计算思维的导入,提升教学效率和水平,以此为学生发展起到有效的促进作用。
  (二)提升高中信息技术教学的作用及价值
  随着时代的发展,计算机课程应该有效地进行转变,相关教师要抛弃传统思想,重视培养学生的创新能力及思维转变力,让其更好地在大数据时代下自由运用计算技术解决生活和学习中出现的问题。不论什么阶段的教学,学生对问题的解决能力及对社会的认知都是较为重要的,所以在实际高中信息技术教学中教师要根据现有的硬件设施及学生的特点有针对性地制定教学内容,培养学生的计算思维,提升其对知识的运用力。
  (三)应用计算思维能引导学生解决生活和学习中出现的问题
  在实际高中信息技术教学中,教师要注意,在培养学生时不能仅仅让其了解计算机、懂得计算机的操作知识,还要朝着培养学生解决问题、分析问题的方向进行转变。同时要改进现有教学内容及方式,使用新型计算思维培养模式,加深学生对计算机课程的学习记忆,掌握计算的运用,在出现问题时能让学生通过信息技术来解决问题,为其之后发展奠定基础。
  四、 当前计算思维培养涉及的核心知识
  在实际高中信息技术教学中,想要充分发挥出计算思维的优势和作用,首先相关教师就必须要找出计算思维的载体,同时融合核心知识内容来进行落实,具体内容如下:
  (一)计算思维的运用
  在高中信息技术教学中应用计算思维能有效地提升学生对学习的兴趣,开阔视野,转变自身对传统计算机科学领域的认知。在开展教学时如果条件允许,教师可以创建一个在移动应用基础上的问题解决方式,当学生在学习此类内容后会逐渐了解到信息系统并非一个台式的计算机加上一个Windows系统,即便舍弃了信息系统,通过移动终端也可以找到相关内容来解决问题。
  此外相关教师也要重视开源硬件的选择,目前市场上最具代表性的是Arduino单片机。具体来说单片机的全称为单片微型计算机,其属于计算机管辖及应用范围,所以在教学中教师要提升学生的系统观念,按照计算领域的内容及思想来思考问题乃至解决问题。
  (二)计算系统的原理及运行机制
  想要让学生掌握计算机领域的思想方式,首先就是要讓其了解计算机系统的运行机制及工作原理,同时掌握信息系统终端设备的概念及各类指标。且也只有学生创建了属于自己的信息系统的概念,明确了系统运行中的促进内容及影响因素,才能在学习中良好地运用基础知识,促使自己的思想上升一个层次。计算机领域中最常使用的设备就是计算机,所以计算机运行机制及原理是培养学生计算思维、提升学科核心素养最为重要的教学内容之一。
  (三)计算程序设置及算法
  在计算思维中算法是最能体现出全部内容的一种形式,但教师要注意在实际教学中不能将算法和计算机为看作是同等的。想要让学生熟练运用计算机,首先就必须让其了解计算机的语言,同时能通过计算机的语言来编写特定的程序。如只有学生掌握了计算机语言才能实现人类与机械的无障碍沟通,在遇到问题时能自主地寻找特定算法并进行设计表现,让计算机按照自己设计的内容来进行运行和解决。在此过程中,教师要引导学生不断地分析和提升自己的编写能力,以此为其计算思维的养成奠定基础。   五、 提升高中信息技术教学中计算思维的培养方式
  (一)以计算思维为主,提升思想认知
  高中阶段和其他阶段的教学相比,学业较为繁重,学生要学习的知识比较多。部分高中阶段的学校为了将时间分配给各个主科,通常都会选择减少计算机课程的教学时间,对学生的全面发展造成了影响。随着新课改政策的深入,高中信息技术教师要提高对学生综合能力的培养,转变观念,加强和学生及家长的沟通,提升学生和家长对计算机能力的认识。同时优化现有计算机教学的内容,提升学生应用计算机的能力,以便在当前科技快速发展的年代,符合社会对人才的培养要求。
  如在开展高中信息技术教学时,相关教师要根据学生的兴趣、特点、学习能力等,将计算思维作为基础培养目标,逐渐朝着提升学生运用计算机技术能力及解决生活能力的方向转变。教师可以使用问题驱动法,为学生制定从易到难的问题,提升学生的思维转变力,在此过程中对问题的内容要以教学内容为基础,让学生在学习中带着问题去学习去探究。同时要将计算思维作为信息技术教学的主要发展方向,保证教学知识的系统性及科学性。此外,相关教师要在遵守此类原则的基础上,将现有信息技术教学的内容进行拆分、重整,构成新的教育体内容,以此为教学开展及学生综合能力提升奠定基础。
  (二)转变教学观念,重视计算思维的渗透
  在实际高中信息技术教学过程中,教师要转变观念,改进优化现有教学方式,跟随时代的发展而发展,重视计算思维在教学中的渗透。教师也要在教學中重视培养学生的计算思维,同时将计算思维作为教学的主要目标,有针对性地制定教学内容,提升学生对学习的兴趣。因受到应试教育的影响,部分高中信息技术教师过于重视学生的基础知识累积,忽视了学生的实践能力培养,甚至有的信息教师认为自己所教授的学科并非高考必考科目,从而对其不重视,导致教学质量始终提不上来,学生学习提不起兴趣。加之部分教师在教学中过于重视个人地位,忽视学生的主体地位,对学生之后的发展造成影响。
  随着新课改政策的持续深入,相关教师要同时创新现有教学模式,使用新型教学技术进行辅助。如在高中《信息技术基础》信息获取的方式教学中,教师要在教学前为学生制定本节课的任务,同时采用思维导图的方式引导学生划分知识。在学生完成任务的同时常常会碰到较难的问题,此时教师不要直接进行提示,要将学生分组,让其和同学一同讨论,如果还是没有思路再要求教师进行介入辅助。在学生完成本节课任务后,教师要带领其进行总结,告知任务的答案,以此达到计算思维的培养要求及标准。
  (三)设置网站平台、应用混合式教学法
  高中阶段学生的基础知识参差不齐,学习能力大多存在一定差异。教师可以创建相应的网络平台,引导学生进行学习,且学生也能根据创建的网络平台自由安排学习时间及进度。此外网络平台的发展可以有效地提升学生的兴趣,为其提供较为丰富的知识资源,同时能根据学生的任务完成情况有针对性地进行指导。当前市场中存在的网站都具备强大的交互功能,能及时反馈学生的学习情况,所以在设置网页内容时教师要设置视频指导板块、作品提交页面、生生及师生之间的互评功能等,不仅要方便学生学习,还要方便教师教学。
  随着时代的发展,网络技术逐渐进入人们的日常生活中并得到了广泛的应用。在高中阶段信息教学过程中,翻转课堂、线上MOOC课堂等教学形式已经发展成熟,对此相关教师必须要应用起混合式教学法,将传统教学和线上教学进行结合,丰富教学内容,扩展学生的视野,帮助学生创建属于自己的知识网络,促进计算思维的提高。如在高中信息技术《计算机编程解决问题的一般过程》教学中,教师可以在课前通过视频、学案的方式为学生播放计算机程序的内容,了解机器语言、高级语言及汇编语言之间的区别。同时为学生设立问题,让其进行思考,怎样利用学过的程序知识来解决,且有多少种解决的算法等。在学生算出后教师要带领其在自身算法的基础上探寻更多的方式,分析哪几种算法是最有效的解决方式。通过混合教学的方式可以在信息课堂中培养学生的计算思维,在课后培养学生的理论知识和应用技术等,有效地提升计算思维的培养质量和效率。
  (四)融合任务驱动及模块学习
  在高中信息技术教学过程中相关教师要将教学内容进行拆分,融合任务驱动及模块学习。具体来说就是将一个大的模块内容分解成为不同类型的小模块,同时根据小模块的种类有针对性地设定教学问题,让学生带着问题去进行学习。在此过程中教师也要引导学生的思维走向,分析问题的产生原因、逐渐地对其进行分解,探寻解决的方式。如在高中信息技术《图片素材》教学中,主要的内容是介绍图片的获取渠道、格式,以及photoshop设计软件等,同时学生也会了解图像的旋转、大小设置、量度对比度、裁剪、视频截图片等图片的加工知识。传统的教学较为枯燥,教师过于重视学生对信息知识的累积,对学生学习兴趣造成了影响。对此教师要转变现有教学方式,使用任务驱动式教学方式,从学生的生活和学习中设计教学任务,引导学生进行思考,加强其对知识的探索。并且根据最新发展区理论,教师可以在教学中设置三个问题,这三个问题要逐渐地增加难度,满足学生的获取感及探索的需求。在此过程中教师也要给学生提供针对技能操作知识的讲解和演示,加强学生计算思维,让其感受图像处理的乐趣。
  (五)创新优化现有教学方式,重视计算思维培养过程
  不论什么学科的教育,其教学的质量、教学目标及教学中使用的方式都是息息相关的。所以在实际教学中教师不仅要具备充分的准备,还要根据学生的特点有针对性地制定教学内容。如在高中信息技术《过程与函数》教学中,教师不仅要让学生了解模块化程序设计语言的不同及定义,还要让其掌握过程的处理方式。同时要创建一个特定的问题情境,让其感受某个事件发生时要对此类事件做出怎样的程序代码形式。随后教师要将学生分组,让其以组为单位进行分工合作,共同配合和寻找解决的方式。
  如在教授学生《计算机自定义函数知识》的内容时,教师要根据学生学习能力、知识接受的不同制定有效的教学内容,让其对知识充分了解后在开展之后的实践操作步骤。首先教师要给学生明确函数的定义:计算机函数就是一个程序模块,在计算机执行完后,函数的计算结果会被送到发送函数的平台,同时供程序的后继部分进行处理;随后开展教学:函数以Function开始,End Function结束,且函数名是程序设计员为函数指定的名称,命名规则与变量命名相同;其次参数表是指函数中使用的变量类型进行说明,As后的类型名指函数计算的结果,且在语句块中必须要将函数名和表达式的语句相等。
  六、 结语
  计算思维早在几年前就已经出现,人们对它的了解从无到有,乃至今天的深入应用。所以在实际高中信息技术教学过程中,无论是移动应用教学、3D设置教学还是系统基础知识教学,教师都要将解决问题、分析问题及思考问题作为主要的教学目标,逐渐培养学生养成良好的思维活动。同时要根据学生的特点有针对性地制定教学内容,锻炼学生的思维,以此为学生之后发展起到有效的促进作用。
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  作者简介:
  许文良,浙江省绍兴市,浙江省绍兴市上虞区崧厦中学。
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