论文部分内容阅读
2006年，周以真教授提出计算思维的概念：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。并结合信息技术的发展趋势与预期，认为计算思维是与阅读、写作、算术相并列的人在未来社会所需要具备的基本技能。随着物联网、虚拟现实、人工智能等信息技术的突飞猛进，运用计算机科学的基础概念去分析、解决、处理问题的能力将会成为人在未来能否更好的适应学习、生活和工作的常规能力。
虽然计算思维绝对不等同于计算机科学，也远不局限于信息技术，将会在思想层面上影响人，涵盖生活方方面面。但在培养学生计算思维的方面，信息技术课程有责任也有条件发挥出应有的作用，这既是对于学生成长的需要，也是学科发展、提升的需要。
一是计算思维起源于计算机，基于计算机科学产生。传统思维当中，个人的能力是有限的，比如在统计学中个人面对众多繁杂琐碎的数据是无法进行有效计算与检索的，而计算机科学则很好的解决了这个问题，计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。而重复的、复杂的计算多是利用计算机完成的，在计算机教学中培养计算思维是最为直接、有效的途径。
二是信息技术教学重技能轻素养的倾向亟待解决。中学信息技术教学普遍存在着技术化倾向：需要什么学什么、什么热门学什么。过度强调信息技术技能甚至是软件应用的学习，对于学生素养、思维的培养鲜有涉及。即使是与时俱进的学习当前热门软件，也只是提升了应用价值，对于学生信息技术意识、习惯与思维的培养收效甚微。而将计算思维确定为培养目标，则从根本上扭转关注底层技术的短视，开阔信息技术教学视野，让技能、习惯、意识成为重要元素，思维成为核心所在，让信息技术教学有了更为鲜明和更高层次的学科价值。
三是良好的计算思维是学生作为未来社会建设者的内在需求。以计算机、网络为主要组成的信息技术发展可谓日新月异，运算能力、共享速度、智能化水平、仿真程度等持续快速的提升为生活提供了前所未有的便捷。假舆马者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而绝江河。未来社会，信息技术就是人的“马”与“舟”，谁能够更好的运用信息技术，谁就能在生活中占得先机、获得优势。谁具有更加优秀的计算思维，谁就能在思考、分析、创新中更驾轻就熟，引领发展。
计算思维对于中学信息技术教学提出了更高的期许和要求，也为广大一线信息技术教师教学提出了新的机遇与挑战。因为赋予了学科更高的价值，更能激发教师的使命感和责任感，足以点燃教师的热情与主动，但同时因为没有经验可循、亦无纲要供参，需要教师自主去探索、实践，对于教师也是一项挑战。
在过去的几年之中，通过在中学信息技术教学中培养学生计算思维进行尝试，收获了一些心得也有诸多教训，经过对过往得失的分析、反思、总结，我认为中学信息技术课程需要在多个方面综合施展，形成培养学生计算思维合力，循序渐进的熏陶、养成，让学生计算思维内化于心。
一、教学设计环节宏大视野，长久处着眼
中学信息技术教学应该摒弃原来的技能化、功利化思想，仅仅盯着学生在信息技术课堂学到了什么、学会了什么，课堂所学软件能否在生活中有具体价值。软件只是一种工具，而且必然会在不远的将来被更新甚至取代。我们信息技术教学要从远处着眼，在此基础上近处着手，首先要仰望星空。对于信息技术教学：“授人以鱼不如授人以渔”，我们的目标定在培养学生计算思维的养成，学会更好的运用计算科学来解决问题的习惯，那么就不会再纠结于具体软件的选用和如何标准操作。
例如信息技术课程中《表格信息的加工与表达》，如果我们局限于软件的选择，势必会在Excel还是WPS中犹豫不决，甚至会在Excel2007或是Excel2010间摇摆不定。这些自然是我们需要关心的，但如果有了大视野，我们更多的是考虑如何展示计算机在表格数据处理与编辑中的便捷与精准，如何让这节课的学习成为学生感受计算科学的优势与魅力上，而如果做到了这一点，选用哪一种软件都能够让学生更加喜爱计算科学、愈加关注计算科学。
二、课堂案例巧设角度，体验计算思维的成就感
所有思维的培养，都不是依靠说教、灌输所能很好实现的。对于计算思维亦是如此，需要我们不断让学生去感受、熏陶，让学生们在学习和生活中逐步养成运用计算科学解决问题的习惯和比较稳定的思想思路。在这一点上，中学信息技术教学具有天然的优势，因为在我们的教学过程中，让学生真实体验计算科学的必要性和优势性非常容易，在我们的课堂案例只要巧妙设计，随处可见。
《使用与剖析数据库》教学中，我通过图书馆传统手段摆放书、查找书的局限性、繁琐性与不便进行分析，我们只能按照书目的种类如科技、哲学、文学等进行逐个查询。如果我想进行文献检索，快速找到有關内容或是同一年代相关的书籍则无从下手。而计算科学中的数据库则不仅能够实现上述功能，还可以实现更加丰富多样的实用检索：关键词、作者、流派、论述时间等等。通过这样的对比，自然会激发学生的学习兴趣，更会让学生们养成运用计算科学求解问题的习惯，逐步萌发茁壮计算思维。
三、课堂习作搭设梯度，引导学生运用计算思维
需要才会引发动机，动机才能刺激思维。信息技术课堂中的习作任务是比较多的，但如果教师照本宣科按部就班的布置单调乏味的任务，让学生仅仅是机械的重复，不仅对于学生学习兴趣是一种消耗，而且对于学生的信息素养乃至计算思维是没有任何帮助的。所以教师在设计课堂习作时要合理安排梯度，让学生体验到进步的快乐，并逐步养成运用计算思维解决复杂问题的习惯。
在《文本信息加工与表达》教学中，我将文字输入、文字排版、图文集成任务在教学中依次呈现，引导学生运用计算科学逐一完成难度依次增加的习作任务。学生通过运用不断丰富的计算科学手段，达成更加完美的效果，自然会养成运用计算科学解决问题、完善方案的习惯。在教学中通过反复的引导—体验--强化过程，逐步养成学生的计算思维。 四、教学过程抽丝剥茧，体现递归思维
递归思维是计算思维的重要组成，如何在课堂教学中将递归思维进行展示、将约简方法进行应用，是课堂养成学生计算思维的重要途径，也是信息技术课程中算法优化的步骤展示，教学过程中将优化过程进行慢镜头展示、进行更好的演绎，让学生充分体验递归思维的神奇，直接促进培养学生的计算思维。
在《算法与程序设计教学》中，高斯求和如果按照传统方法，需要列出S=1 2 …… 100，这样结果固然是正确，但在现实中这样的方法不常用，因为过于笨重。而利用递归思维：设for（a=0，a<=100，a ）{s=s a}，简单的一个for循环语句，利用直接调用a自己本身，在语句中将a一个变量从1增加到100完成高斯求合，极大简化了计算过程的繁琐，而且如果要求1000、10000等等，只要修改（a<=？）就能完成，这就是计算思维的约简性、嵌入性。
五、教学评价引入计算思维权重，激励学生计算思维的养成
过往信息技术课堂对于学生的评价过于依赖作业完成的数量和质量，因为低年级学校的不同以及家庭条件的差异，中学阶段学生的信息技术应用能力存在着比较显著的基础差别，所以单纯依靠作业完成效果评价学生本身就忽略了学生的实际进步。而且技术应用的娴熟程度只是暂时的，从育人角度来看，学生思维的基础才是影响未来发展的更重要因素，所以在教学评价中设置计算思维的权重在教学和人才培养两方面都是必要的。
例如在《表格信息的加工与表达》中，我们要求学生编辑班级分数表格并进行排序，对于总分、中英數总分准确性是我们要求的，但是否用公式求合也是我们所要评价的因素，这样就能够让学生意识到，在应用计算机处理问题时，要尽可能将计算、重复性的操作自动化，更加有效、彻底的运用计算科学，而不仅仅是用打印代替手写。通过对每节课的评价，激励学生更好的挖掘计算科学的价值，形成更加稳定和积极的计算思维。
信息技术课堂对于计算思维的培养有着其它学科不可比拟的优势，因为其正是运用计算科学优化流程、简化方法。而我们信息技术教学如果能够更好的进行尝试、实践和完善，一定能够更有效的培养学生的计算思维，让学生在未来的社会上更好的适应时代、引领时代。
参考文献：
[1]沈鑫剡.计算机基础与计算思维[M].北京：清华大学出版社，2014.
[2]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）.
虽然计算思维绝对不等同于计算机科学，也远不局限于信息技术，将会在思想层面上影响人，涵盖生活方方面面。但在培养学生计算思维的方面，信息技术课程有责任也有条件发挥出应有的作用，这既是对于学生成长的需要，也是学科发展、提升的需要。
一是计算思维起源于计算机，基于计算机科学产生。传统思维当中，个人的能力是有限的，比如在统计学中个人面对众多繁杂琐碎的数据是无法进行有效计算与检索的，而计算机科学则很好的解决了这个问题，计算方法和模型使我们敢于去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计。而重复的、复杂的计算多是利用计算机完成的，在计算机教学中培养计算思维是最为直接、有效的途径。
二是信息技术教学重技能轻素养的倾向亟待解决。中学信息技术教学普遍存在着技术化倾向：需要什么学什么、什么热门学什么。过度强调信息技术技能甚至是软件应用的学习，对于学生素养、思维的培养鲜有涉及。即使是与时俱进的学习当前热门软件，也只是提升了应用价值，对于学生信息技术意识、习惯与思维的培养收效甚微。而将计算思维确定为培养目标，则从根本上扭转关注底层技术的短视，开阔信息技术教学视野，让技能、习惯、意识成为重要元素，思维成为核心所在，让信息技术教学有了更为鲜明和更高层次的学科价值。
三是良好的计算思维是学生作为未来社会建设者的内在需求。以计算机、网络为主要组成的信息技术发展可谓日新月异，运算能力、共享速度、智能化水平、仿真程度等持续快速的提升为生活提供了前所未有的便捷。假舆马者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而绝江河。未来社会，信息技术就是人的“马”与“舟”，谁能够更好的运用信息技术，谁就能在生活中占得先机、获得优势。谁具有更加优秀的计算思维，谁就能在思考、分析、创新中更驾轻就熟，引领发展。
计算思维对于中学信息技术教学提出了更高的期许和要求，也为广大一线信息技术教师教学提出了新的机遇与挑战。因为赋予了学科更高的价值，更能激发教师的使命感和责任感，足以点燃教师的热情与主动，但同时因为没有经验可循、亦无纲要供参，需要教师自主去探索、实践，对于教师也是一项挑战。
在过去的几年之中，通过在中学信息技术教学中培养学生计算思维进行尝试，收获了一些心得也有诸多教训，经过对过往得失的分析、反思、总结，我认为中学信息技术课程需要在多个方面综合施展，形成培养学生计算思维合力，循序渐进的熏陶、养成，让学生计算思维内化于心。
一、教学设计环节宏大视野，长久处着眼
中学信息技术教学应该摒弃原来的技能化、功利化思想，仅仅盯着学生在信息技术课堂学到了什么、学会了什么，课堂所学软件能否在生活中有具体价值。软件只是一种工具，而且必然会在不远的将来被更新甚至取代。我们信息技术教学要从远处着眼，在此基础上近处着手，首先要仰望星空。对于信息技术教学：“授人以鱼不如授人以渔”，我们的目标定在培养学生计算思维的养成，学会更好的运用计算科学来解决问题的习惯，那么就不会再纠结于具体软件的选用和如何标准操作。
例如信息技术课程中《表格信息的加工与表达》，如果我们局限于软件的选择，势必会在Excel还是WPS中犹豫不决，甚至会在Excel2007或是Excel2010间摇摆不定。这些自然是我们需要关心的，但如果有了大视野，我们更多的是考虑如何展示计算机在表格数据处理与编辑中的便捷与精准，如何让这节课的学习成为学生感受计算科学的优势与魅力上，而如果做到了这一点，选用哪一种软件都能够让学生更加喜爱计算科学、愈加关注计算科学。
二、课堂案例巧设角度，体验计算思维的成就感
所有思维的培养，都不是依靠说教、灌输所能很好实现的。对于计算思维亦是如此，需要我们不断让学生去感受、熏陶，让学生们在学习和生活中逐步养成运用计算科学解决问题的习惯和比较稳定的思想思路。在这一点上，中学信息技术教学具有天然的优势，因为在我们的教学过程中，让学生真实体验计算科学的必要性和优势性非常容易，在我们的课堂案例只要巧妙设计，随处可见。
《使用与剖析数据库》教学中，我通过图书馆传统手段摆放书、查找书的局限性、繁琐性与不便进行分析，我们只能按照书目的种类如科技、哲学、文学等进行逐个查询。如果我想进行文献检索，快速找到有關内容或是同一年代相关的书籍则无从下手。而计算科学中的数据库则不仅能够实现上述功能，还可以实现更加丰富多样的实用检索：关键词、作者、流派、论述时间等等。通过这样的对比，自然会激发学生的学习兴趣，更会让学生们养成运用计算科学求解问题的习惯，逐步萌发茁壮计算思维。
三、课堂习作搭设梯度，引导学生运用计算思维
需要才会引发动机，动机才能刺激思维。信息技术课堂中的习作任务是比较多的，但如果教师照本宣科按部就班的布置单调乏味的任务，让学生仅仅是机械的重复，不仅对于学生学习兴趣是一种消耗，而且对于学生的信息素养乃至计算思维是没有任何帮助的。所以教师在设计课堂习作时要合理安排梯度，让学生体验到进步的快乐，并逐步养成运用计算思维解决复杂问题的习惯。
在《文本信息加工与表达》教学中，我将文字输入、文字排版、图文集成任务在教学中依次呈现，引导学生运用计算科学逐一完成难度依次增加的习作任务。学生通过运用不断丰富的计算科学手段，达成更加完美的效果，自然会养成运用计算科学解决问题、完善方案的习惯。在教学中通过反复的引导—体验--强化过程，逐步养成学生的计算思维。 四、教学过程抽丝剥茧，体现递归思维
递归思维是计算思维的重要组成，如何在课堂教学中将递归思维进行展示、将约简方法进行应用，是课堂养成学生计算思维的重要途径，也是信息技术课程中算法优化的步骤展示，教学过程中将优化过程进行慢镜头展示、进行更好的演绎，让学生充分体验递归思维的神奇，直接促进培养学生的计算思维。
在《算法与程序设计教学》中，高斯求和如果按照传统方法，需要列出S=1 2 …… 100，这样结果固然是正确，但在现实中这样的方法不常用，因为过于笨重。而利用递归思维：设for（a=0，a<=100，a ）{s=s a}，简单的一个for循环语句，利用直接调用a自己本身，在语句中将a一个变量从1增加到100完成高斯求合，极大简化了计算过程的繁琐，而且如果要求1000、10000等等，只要修改（a<=？）就能完成，这就是计算思维的约简性、嵌入性。
五、教学评价引入计算思维权重，激励学生计算思维的养成
过往信息技术课堂对于学生的评价过于依赖作业完成的数量和质量，因为低年级学校的不同以及家庭条件的差异，中学阶段学生的信息技术应用能力存在着比较显著的基础差别，所以单纯依靠作业完成效果评价学生本身就忽略了学生的实际进步。而且技术应用的娴熟程度只是暂时的，从育人角度来看，学生思维的基础才是影响未来发展的更重要因素，所以在教学评价中设置计算思维的权重在教学和人才培养两方面都是必要的。
例如在《表格信息的加工与表达》中，我们要求学生编辑班级分数表格并进行排序，对于总分、中英數总分准确性是我们要求的，但是否用公式求合也是我们所要评价的因素，这样就能够让学生意识到，在应用计算机处理问题时，要尽可能将计算、重复性的操作自动化，更加有效、彻底的运用计算科学，而不仅仅是用打印代替手写。通过对每节课的评价，激励学生更好的挖掘计算科学的价值，形成更加稳定和积极的计算思维。
信息技术课堂对于计算思维的培养有着其它学科不可比拟的优势，因为其正是运用计算科学优化流程、简化方法。而我们信息技术教学如果能够更好的进行尝试、实践和完善，一定能够更有效的培养学生的计算思维，让学生在未来的社会上更好的适应时代、引领时代。
参考文献：
[1]沈鑫剡.计算机基础与计算思维[M].北京：清华大学出版社，2014.
[2]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯，2007，3（11）.