高中信息技术课程教学中计算思维能力培养的策略与实践

引言：

计算思维是指运用计算机科学基础概念开展问题分析、系统设计的思维方法，涵盖问题解决、逻辑推理、算法构建、数据处理等要素，在高中信息技术课程中培养学生计算思维能力不仅仅是落实学科素养的必然要求，更是助力学生适应数字化社会、增强其终身学习能力的关键路径。教师积极构建科学的培养路径可打破传统教学中技术操作和思维发展脱节的局限性，推动信息技术课程从“工具性教学”向“思维性教学”转型。

一、高中信息技术课程教学中计算思维能力培养的必要性

（一）有助于促进学生信息技术素养

高中信息技术学科素养明确将“计算思维”列为主要部分，其培养目标和学科育人价值高度契合，计算思维能引导学生超越单纯地软件操作、知识记忆，进而从知识本质出发，运用抽象、分解、建模等方法梳理知识并形成系统化处理方案。在高中信息技术课程学习中，学生经过计算思维训练可将零散技术知识点整合为结构化知识体系，这一过程正是信息技术素养从理论要求转化为学生实际能力的核心环节，切实强化课程教学的育人实效[1]。

（二）有助于提高学生问题解决能力

在数字化生活与学习场景中，学生面对的问题日益复杂且具有多样性，比如数据筛选与分析、信息真伪辨别、复杂任务规划等，这些问题处理均需要依赖系统化的计算思维能力。计算思维包含分解、抽象、算法设计等能力，能够为学生提供处理此类问题的标准化路径，学生将复杂问题拆解为可处理的小问题，进而提炼问题重点要素并忽略无关细节，有效对问题做出处理，这样将会提高学生的问题解决能力。

二、高中信息技术课程教学中计算思维能力培养的实践策略

（一）依托数制转换教学，渗透计算思维

抽象思维与逻辑推理是计算思维的支撑，二进制作为计算机数据存储的基础，其本质是对现实世界信息的抽象表达，进而将复杂地文字、图像、声音等信息转化为“0”“1”的符号组合。数制转换过程则需要学生运用逻辑推理来依据各类数制进位规则（如十进制“满十进一”、二进制“满二进一”）推导转换方法，这一过程有效训练学生从具体现象中提炼规律、利用逻辑推导处理问题的计算思维能力 [2]。

比如，教授高中信息技术“二进制与数制转换”时，教师呈现生活中的信息载体（如文字、图片等）并提出“计算机怎样存储这些信息”的问题，引领学生思索“信息需要转化为统一的符号系统”，初步创建抽象思维意识，接着以十进制为参照，分析二进制计数规则，经过“用二进制表达 1-10 的数字”“对比十进制与二进制的数位权重”等任务来让学生自主推导二进制与十进制的转换逻辑（如二进制数 1011 转换为十进制时，需计算1×2³+0×2²+1×2¹+1×2⁰） ），教师还要引入 ASCII 码和汉字编码，让学生理解二进制怎样进一步抽象表达复杂信息。整个教学过程以问题为导向，让学生在探索数制转换规律的同时逐步掌握计算思维方法，实现计算思维的自然渗透。

（二）结合算法教学，培养计算思维

算法是计算思维的具体体现，学生在学习算法时要先明确问题目标，再经过分解梳理问题的环节用流程图、伪代码等方法构建算法模型，这一过程和计算思维中“分解→建模→求解”的逻辑高度一致，从而协助学生形成“化繁为简、有序处理问题”的思维习惯，防止面对复杂问题时出现思路混乱或无从下手的情况。

比如，教授高中信息技术“算法的概念及描述”时，教师让学生思考“怎样对班级 50 名学生的数学成绩进行从高到低的排名”，部分学生认为“直接排序难度较大，那么能不能拆分成小步骤”，将整个任务分解为“输入成绩数据”“比较成绩大小”“确定排名顺序”“输出排名效果”四个子任务，再针对每一个子任务展开分析，如“比较成绩大小”需明确“两两比较”的逻辑，“确定排名顺序”需考量“并列成绩的处理方法”，指引学生用自然语言描述每一个子任务的处理步骤，之后指导学生将自然语言转化为流程图，用“开始 / 结束”“输入 / 输出”“判断”“处理”等符号构建完整算法模型，学生还要讨论各算法逻辑合理性和效果差异，借助这一方式确保学生在分解任务、构建算法模型过程中切实培养计算思维，深化对计算思维的理解。

（三）借助数据采集教学，强化计算思维

数据意识和分析思维是计算思维在信息处理领域的表现，数据意识要求学生能主动从问题中挖掘有价值的数据，分析思维则要求学生对采集到的数据实行分类、筛选、归纳，提炼数据背后的规律和关联[3]。这一过程协助学生创建“用数据说话、用数据处理问题”的思维模式，符合计算思维对数据处理的具体要求。

比如，教授高中信息技术“数据采集与整理”时，教师要求学生“统计校园课间活动的类型及参与情况”，让学生探究“需要采集哪些数据”（如活动类型、参与人数、活动地点、持续时间等），指导学生设计数据采集方案，如确定“观察记录10 个课间的活动情况”“采用分类记录法”，以此来明确采集方法和维度。教师随后组织学生实行数据采集和整理，让学生将记录的原始数据转化为统计表，计算各类活动的参与频次以及占比，引导学生分析数据并提炼规律，这种教学以真实问题为驱动，让学生在完整地数据处理流程中强化自身计算思维能力。

三、结束语

总体而言，高中信息技术课程中计算思维能力的培养是顺应数字化教育发展走向、落实学科素养培养的关键举措，其价值不仅仅在于提升学生信息技术学习成效，更在于为学生终身学习和发展创建思维根基。教师在教学中还需进一步结合学生认知特点和技术发展动态来持续改进教学方法及体系，从而让计算思维真正变成学生驾驭信息技术、探索数字世界的能力，助力学生成长为具备创造意识和实践能力的数字化时代公民。

参考文献：

[1] 孙继红 . 基于计算思维培养的聋校高中信息技术课程项目式学习实施路径 [J]. 中国信息技术教育，2024（10）：43-46.

[2] 王晓燕 . 信息技术课程教学中高中生计算思维的培养 [J]. 课堂内外（高中版），2023（27）：7-9.

[3] 吴远丽 . 面向计算思维的高中信息技术任务驱动式教学模型探究 [J].电脑知识与技术，2023，19（27）：160-162.

本文系 2021 年度天水市教育科学“十四五”规划课题 + 《高中信息技术课程教学中计算思维能力培养的研究》 + 课题批号 ：TS〔2021〕GH10