高中信息技术教学中培养学生计算思维的路径与实践探索

一、引言

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的思维方式，涵盖问题抽象、逻辑推理、模型构建、迭代优化等核心要素。随着新课标对学科核心素养培养的明确要求，高中信息技术教学不再局限于软件操作与知识灌输，而是需将计算思维培养融入教学全过程。当前，部分教学实践中存在重技能轻思维、教学内容与实际应用脱节等问题，导致学生难以将信息技术知识转化为解决实际问题的能力。因此，探索符合高中学生认知特点、具有可操作性的计算思维培养路径，成为提升信息技术教学质量、落实核心素养目标的关键。

二、实施策略

在高中信息技术教学中，计算思维的培养需遵循“感知 - 分析 -构建 - 应用”的认知规律，通过四个逻辑递进的过程，引导学生逐步形成运用计算思维解决问题的习惯与能力，实现知识学习与思维发展的深度融合。

（一）创设真实问题情境，引导思维感知与聚焦

在教学初始阶段，通过创设与学生生活、学习密切相关的真实问题情境，让学生在感知问题的过程中，明确需要解决的核心矛盾，为计算思维的展开奠定基础。教师需结合教学内容，筛选具有探究价值的实际问题，如“校园图书借阅系统优化方案设计”“班级活动照片智能分类整理”“社区垃圾分类数据统计与分析”等，避免脱离实际的抽象任务。在情境呈现时，需清晰展示问题的背景、目标与约束条件，例如在“校园图书借阅系统优化”情境中，需说明当前系统存在借还效率低、库存查询不便、逾期提醒不及时等问题，同时明确优化需满足操作简便、数据准确、适配校园现有设备等要求。在此过程中，教师需通过提问引导学生聚焦问题核心，如“要解决借还效率低的问题，需要先明确影响效率的关键环节有哪些？”“如果用信息技术手段优化，需要收集哪些相关数据？”，让学生在思考中初步感知问题与信息技术的关联，激发运用计算思维解决问题的兴趣，避免情境流于形式。

（二）拆解问题要素，开展逻辑分析与抽象提炼

在明确问题核心后，进入问题拆解与抽象提炼环节，这是计算思维从感知到深入的关键一步。教师需引导学生将复杂问题分解为若干个可独立解决的子问题，再对每个子问题进行要素提取与抽象处理，去除无关信息，保留关键特征。以“班级活动照片智能分类整理”问题为例，首先引导学生将总问题拆解为“照片收集”“分类标准确定”“分类方法选择”“分类结果呈现”四个子问题；接着针对“分类标准确定”子问题，组织学生讨论不同分类维度，如“按活动类型（运动会、文艺汇演、班会）”“按时间顺序”“按参与人员”，并分析不同标准的适用场景与数据需求；然后针对“分类方法选择”子问题，引导学生抽象出照片的关键特征，如文件名中的时间信息、照片内容中的场景元素、EXIF 信息中的拍摄参数等，明确可用于分类的核心数据。在此过程中，教师需示范拆解与抽象的方法，如使用思维导图梳理子问题关系，用表格列出问题要素与关键特征，帮助学生掌握“化繁为简”“去粗取精”的思维方法。

（三）搭建问题解决模型，强化逻辑推理与实践验证

在问题拆解与抽象的基础上，引导学生搭建问题解决模型，将抽象的逻辑思路转化为具体的信息技术解决方案，并通过实践验证模型的可行性，这是计算思维落地的核心环节。模型搭建需结合高中信息技术教学内容，如运用 Excel 进行数据统计建模、使用 Python 编写简单程序实现自动化处理、利用多媒体工具设计信息呈现方案等。以“社区垃圾分类数据统计与分析”问题为例，在确定“按垃圾类型（可回收、厨余、有害、其他）统计每周产生量”的子问题后，引导学生搭建统计模型：首先设计数据收集表格，明确记录项（日期、垃圾类型、重量、收集地点）；然后确定数据录入与校验方法，如设置数据有效性规则，避免无效数值输入；接着规划数据统计与可视化方案，如使用函数计算每周各类垃圾总量，通过图表展示变化趋势。模型搭建完成后，组织学生进行实践验证，如使用模拟数据测试模型运行效果，检查统计结果是否准确、图表呈现是否清晰。对于验证中发现的问题，如函数公式错误、图表类型选择不当，引导学生分析原因并进行迭代优化，例如修正公式参数、更换更适合展示趋势的折线图。

（四）拓展问题应用场景，促进思维迁移与能力提升

在完成具体问题解决后，通过拓展应用场景，引导学生将已形成的计算思维方法迁移到新的问题情境中，实现思维能力的深化与提升。教师可围绕核心知识点，设计具有梯度的拓展任务，如在完成“校园图书借阅系统优化”后，拓展任务可包括“校园社团活动报名系统设计”“校园食堂就餐排队优化方案分析”等，这些任务与原问题具有相似的思维逻辑（如需求分析、流程设计、数据处理），但应用场景与具体要求有所不同。在拓展任务实施中，教师需减少直接指导，鼓励学生自主运用此前掌握的问题拆解、抽象建模、实践验证方法解决新问题，例如让学生自主分析“社团活动报名系统”的核心需求（报名信息收集、名额限制、报名状态查询），并借鉴图书借阅系统的流程设计思路，规划报名系统的基本框架。

三、结语

高中信息技术教学中计算思维的培养是一个系统、渐进的过程，需通过真实情境感知、问题拆解抽象、模型搭建验证、拓展迁移应用四个逻辑递进的过程，将思维培养融入教学各环节。这一过程不仅能帮助学生掌握信息技术知识与技能，更能培养学生用科学思维解决实际问题的能力，为其未来适应数字化社会、开展终身学习奠定基础。未来教学中，还需进一步结合学生认知特点优化教学策略，加强跨学科融合，推动计算思维培养与核心素养目标的深度契合，让信息技术教学真正成为学生思维发展的重要载体。

参考文献

[1] 陈嘉明。高中信息技术教学中计算思维培养的实践路径 [J]. 中小学信息技术教育，2024(3):45-49.

[2] 林伟强。基于问题解决的高中信息技术计算思维教学模式研究 [J]. 中国教育技术装备，2024(2):67-70.

[3] 赵晓峰。核心素养导向下高中信息技术计算思维培养策略 [J].教学与管理，2024(1):102-105.