隨著電腦和互聯(lián)網(wǎng)的普及，計(jì)算思維已經(jīng)成為信息技術(shù)核心素養(yǎng)的重要組成部分，這是當(dāng)前社會發(fā)展中編程人員的必備能力，也是學(xué)生在信息技術(shù)學(xué)習(xí)中思考問題、分析問題和解決問題的主要思維方式。對此，教師要從《普通高中信息技術(shù)課標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》出發(fā)，圍繞教育主題、教學(xué)改革需求等設(shè)計(jì)相符的信息技術(shù)教學(xué)方案，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

一、高中信息技術(shù)中培養(yǎng)計(jì)算思維的意義

（一）滿足信息技術(shù)改革要求

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸成為常用的電子設(shè)備，信息技術(shù)已經(jīng)與每個(gè)人的工作、生活息息相關(guān)。學(xué)校是培養(yǎng)學(xué)生能力和素養(yǎng)的主陣地，也是國家選拔人才的主要場所。因此，學(xué)校應(yīng)提高對信息技術(shù)學(xué)科的重視速度，并圍繞核心素養(yǎng)要求著重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，這為計(jì)算機(jī)教學(xué)活動指明了方向，更好地滿足了學(xué)生發(fā)展需求，推動信息技術(shù)課程由“理論”向“理論+實(shí)踐”的方向轉(zhuǎn)變。

（二）提高學(xué)生綜合素質(zhì)能力

信息技術(shù)更新迭代的速度較快，計(jì)算思維的培養(yǎng)應(yīng)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)方案時(shí)，應(yīng)先梳理并總結(jié)教學(xué)重難點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容逐步培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。這一過程中，教師要始終關(guān)注教學(xué)實(shí)際情況，給予學(xué)生足夠的自由探索時(shí)間，助力學(xué)生對計(jì)算機(jī)技術(shù)有深入的認(rèn)知和了解，在課堂上發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，將信息技術(shù)理論知識與實(shí)踐操作緊密結(jié)合，從而推動學(xué)生綜合素質(zhì)與能力的共同發(fā)展。

（三）助力教師提升自身能力

教師作為課堂教學(xué)活動的組織者、學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，自身的工作能力關(guān)系到學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。針對當(dāng)前的教學(xué)情況，教師需要通過不斷學(xué)習(xí)來提高自身的工作能力，對專業(yè)知識體系進(jìn)行優(yōu)化和更新，呈現(xiàn)出更優(yōu)秀、完善的信息技術(shù)課堂。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式與新課改要求存在一定的差距，無法滿足學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)需求。基于此，教師必須結(jié)合素質(zhì)教育理念，積極探索新的教學(xué)路徑，通過整合學(xué)校所提供的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、教學(xué)資源，綜合考慮后為不同學(xué)生安排個(gè)性化學(xué)習(xí)任務(wù)，通過優(yōu)化教學(xué)方案為學(xué)生帶來優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)習(xí)興趣，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

二、高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略

（一）教學(xué)模式：側(cè)重“革新”，養(yǎng)成計(jì)算思維習(xí)慣

高中信息技術(shù)教學(xué)中，積極運(yùn)用科學(xué)思維去分析問題、解決問題，本質(zhì)上是一種開放性極強(qiáng)的思維模式，對學(xué)生思維的靈活性有較高的要求。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生學(xué)習(xí)深度不足，課堂上也很少有創(chuàng)新思考的機(jī)會，不利于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。教師應(yīng)針對教學(xué)中的不足，及時(shí)“革新”，圍繞教學(xué)需求融入現(xiàn)代化教學(xué)工具及手段，構(gòu)建具有現(xiàn)代化特征的課堂，使信息技術(shù)課程與時(shí)俱進(jìn)。這樣一來，不僅可以突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，還能給予學(xué)生充分的思考時(shí)間與空間，推動學(xué)生思維能力不斷發(fā)展。

以廣東教育出版社出版的高中信息技術(shù)選擇性必修3“3.1.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表”教學(xué)為例，教師可以結(jié)合學(xué)生的能力創(chuàng)建微課視頻，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中掌握數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建相關(guān)的知識。首先，教師在課堂初始，組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)微課視頻中的內(nèi)容，了解本課主題及相關(guān)知識，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的同時(shí)，也為課堂教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)。隨后，教師以“翻轉(zhuǎn)課堂”的方式設(shè)計(jì)后續(xù)教學(xué)活動，課堂中鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自主學(xué)習(xí)的收獲，嘗試獨(dú)立構(gòu)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表，并通過信息共享將構(gòu)建內(nèi)容上傳到教師端，教師在檢驗(yàn)和分析中對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行客觀的評價(jià)。這樣一來，學(xué)生既可以有充足的自主探究空間，又能獨(dú)立思考問題、解決問題，真正提高計(jì)算思維能力。最后，教師對學(xué)生數(shù)據(jù)庫編寫中遇到的問題，有針對性地展開教學(xué)，為學(xué)生答疑解惑的同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、應(yīng)用能力和計(jì)算思維，以促進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?；诖?，教師通過構(gòu)建與以往完全不同的課堂形式，提升課堂教學(xué)效果的基礎(chǔ)上，也能引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變對信息技術(shù)的態(tài)度，助力學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。

（二）教學(xué)理念：強(qiáng)化“引導(dǎo)”，培養(yǎng)計(jì)算思維意識

1.轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

意識在一定程度上會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，教師要對培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維引起足夠的重視。當(dāng)前，學(xué)生將更多的精力放在了應(yīng)試科目上，除了課堂時(shí)間外，很少會主動學(xué)習(xí)和分析信息技術(shù)相關(guān)知識。面對這樣的局面，如何提高課堂教學(xué)效率，成為教師必須探索的課題。轉(zhuǎn)變自身教學(xué)理念，借助豐富的教學(xué)方式來引導(dǎo)學(xué)生重視信息技術(shù)，了解計(jì)算思維的優(yōu)勢，可以為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維奠定良好的基礎(chǔ)。

以廣東教育出版社出版的高中信息技術(shù)必修2“5.3 合理使用信息系統(tǒng)”教學(xué)為例，為了幫助學(xué)生樹立信息安全意識，教師在課堂中要注重引導(dǎo)學(xué)生思維。首先，教師利用多媒體展示教學(xué)案例：“小明在用電腦玩游戲時(shí)，彈窗信息提示，加好友享受充值優(yōu)惠活動，小明添加后對方要求遠(yuǎn)程操控電腦完成充值步驟，小明應(yīng)該怎么做？”學(xué)生結(jié)合案例中的內(nèi)容，立刻判斷出其中存在風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)為小明不能讓他人遠(yuǎn)程操作自己的電腦，以免造成安全隱患。隨后，教師繼續(xù)播放課件，從“小明的行為”入手，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩種不同選擇下的結(jié)果，進(jìn)而讓學(xué)生認(rèn)識到具備安全意識的重要性。同時(shí)，教師向?qū)W生展示“信息安全立法”相關(guān)知識，讓學(xué)生研究信息安全對經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會等方面的影響，明確信息系統(tǒng)安全問題對維護(hù)國家、個(gè)人信息安全的重要性。最后，教師組織學(xué)生展開討論，分析“為了維護(hù)信息安全，使用信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)怎么做”，學(xué)生可以各抒己見，并結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)展開深入交流，一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維?；诖?，教師在課堂中以現(xiàn)代社會熱點(diǎn)導(dǎo)入課程，并聯(lián)系生活、法律等相關(guān)內(nèi)容，吸引學(xué)生主動分析，明確維護(hù)信息安全的重要性，使其認(rèn)識到學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活聯(lián)系較為緊密，進(jìn)而對信息技術(shù)有更高的重視。

2.創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

教師的“導(dǎo)”決定了情境教學(xué)的實(shí)效性，這種“導(dǎo)”并不是對課堂教學(xué)的絕對操控，而是在為學(xué)生保留充足自主發(fā)展空間、尊重和理解學(xué)生行為的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生理解教授內(nèi)容并作出各種積極的回應(yīng)。在高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師要通過創(chuàng)設(shè)情境來刺激學(xué)生的思維，助力學(xué)生理解新知。這樣一來，學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)獲得感官上的刺激，進(jìn)而積累了豐富的情感經(jīng)驗(yàn)，使思想水平得到鍛煉和提升，進(jìn)而認(rèn)可計(jì)算思維的價(jià)值，使學(xué)生在探究中提高自身的計(jì)算思維能力。

以廣東教育出版社出版的高中信息技術(shù)選擇性必修4“2.3 自然語言處理”教學(xué)為例，教師可以通過創(chuàng)設(shè)情境的方式來引導(dǎo)學(xué)生展開探究，強(qiáng)化對人工智能的認(rèn)識。首先，教師在課堂初始以提問的方式來導(dǎo)入新課：“請大家結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，說一說人工智能的應(yīng)用?！睂W(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)答出汽車自動導(dǎo)航、商場機(jī)器人、智能音箱等，教師繼續(xù)提問：“人工智能的功能不同、應(yīng)用場合不同，這是如何做到的呢？”由此，引入自然語言相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。隨后，教師利用多媒體課件展示“機(jī)器翻譯”“指紋門鎖”“人臉識別”等相關(guān)視頻，讓學(xué)生認(rèn)真觀看并發(fā)表看法。這一過程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)，人工智能本質(zhì)上是利用自然語言讓計(jì)算機(jī)能“聽懂”人類的語言，為生活、學(xué)習(xí)和生產(chǎn)等提供便利，如“指紋門鎖”需要人們在安裝門之后，通過注冊完成指紋采集和特征提取，再將這些信息存儲在數(shù)據(jù)庫之中，開門時(shí)通過識別模塊來匹配指紋。最后，教師利用人工智能開放創(chuàng)新平臺的應(yīng)用程序編程接口，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，在編程學(xué)習(xí)中探索“機(jī)器翻譯”的核心功能，認(rèn)識到人工智能是通過對自然語言的處理，實(shí)現(xiàn)“翻譯”功能。此外，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生對Python程序代碼進(jìn)行修改，將程序由“英譯漢”變?yōu)椤皾h譯英”等，讓學(xué)生在情境探究中提高自身計(jì)算思維能力。

（三）教學(xué)實(shí)踐：活動“豐富”，鞏固計(jì)算思維能力

1.組織小組合作

培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)是高中信息技術(shù)教學(xué)的宗旨，計(jì)算能力、合作素養(yǎng)、互動能力等都是綜合素養(yǎng)中的重要組成部分。教師應(yīng)充分整合教學(xué)中的內(nèi)容，選擇較為煩瑣的部分設(shè)計(jì)實(shí)踐活動，組織學(xué)生以小組合作的方式展開學(xué)習(xí)，合理分工中充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，使學(xué)生在廣泛交流與協(xié)作中形成思維碰撞，產(chǎn)生更多的靈感，讓學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、計(jì)算思維能力得到發(fā)展。

以廣東教育出版社出版的高中信息技術(shù)選擇性必修3“5.1 數(shù)據(jù)管理與分析的新發(fā)展”教學(xué)為例，為了讓學(xué)生熟練掌握數(shù)據(jù)的管理和分析方法，教師應(yīng)開展小組合作學(xué)習(xí)活動。首先，教師利用投影一邊構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)庫與Web數(shù)據(jù)庫，一邊向?qū)W生講解這兩種數(shù)據(jù)庫的基本特征，通過直觀化課堂強(qiáng)化學(xué)生對知識的印象。隨后，教師組織學(xué)生開展小組合作學(xué)習(xí)，以電子商務(wù)數(shù)據(jù)為背景創(chuàng)設(shè)情境：“隨著電商的發(fā)展，每年的雙十一、雙十二，商家都會投放廣告和設(shè)計(jì)活動來吸引顧客，再根據(jù)活動開展的實(shí)時(shí)資料來獲取用戶訪問情況，進(jìn)而分析用戶需求，但以往這類分析采用的是分布式離線分析，分析結(jié)果存在延時(shí)性，如何才能解決這一問題呢？”學(xué)生動腦思考后，教師拋出探究任務(wù)：分小組了解其中的管理技術(shù)與工具，積極探索云數(shù)據(jù)庫RDS中的多結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲模式，讓學(xué)生分工協(xié)作配合，探究這種數(shù)據(jù)管理模式的優(yōu)勢，使用哪些技術(shù)與工具才能提高對存儲數(shù)據(jù)的管理效率。最后，教師鼓勵(lì)各小組暢談分析結(jié)果，并對學(xué)生合作探究情況進(jìn)行點(diǎn)評，讓學(xué)生在溝通中鞏固數(shù)據(jù)庫掌握情況，這樣一來，可以提高學(xué)生理解知識的效率。

2.巧設(shè)課后實(shí)踐

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生多是聆聽教師的講解，再借助指導(dǎo)完成實(shí)踐操作，過程中缺乏獨(dú)立思考和探究的機(jī)會，不利于學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)散，思維層次也很難得到突破。對此，在教學(xué)中，教師應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)造更多實(shí)踐的機(jī)會，在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上增設(shè)課后實(shí)踐活動，鼓勵(lì)學(xué)生主動參與其中，從而達(dá)到鞏固計(jì)算思維的目的。

以廣東教育出版社出版的高中信息技術(shù)必修2“2.1 信息系統(tǒng)及其組成”教學(xué)為例，為了引導(dǎo)學(xué)生了解信息系統(tǒng)、組成、作用、優(yōu)勢及局限，教師應(yīng)設(shè)計(jì)豐富的課后實(shí)踐活動，鞏固學(xué)生的計(jì)算思維。首先，教師在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，運(yùn)用學(xué)生感興趣的問題來啟發(fā)其思維：“寒暑假大家如果準(zhǔn)備出門旅游的話，需要提前做好哪些準(zhǔn)備呢？”學(xué)生可能會回答“提前訂票、訂酒店、訂景點(diǎn)門票”等，教師則繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生：“那么，大家通過什么方式完成訂票或旅游攻略的？”學(xué)生則會說從社交軟件等途徑搜集旅游景點(diǎn)信息，通過軟件或線下站點(diǎn)購票，利用App、小程序等來訂酒店、門票等。由此將實(shí)際生活與課本內(nèi)容自然銜接，引入課題。隨后，教師讓學(xué)生認(rèn)識到情境中的內(nèi)容就是日常生活中的信息系統(tǒng)，基于此講解理論知識，引導(dǎo)學(xué)生分析信息系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。最后，教師為學(xué)生布置課后作業(yè)：“體育館為了滿足學(xué)生的飲水需求，在出入口安放了自動售賣機(jī)，自動售賣系統(tǒng)應(yīng)該如何設(shè)置呢？”鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)知識，以思維導(dǎo)圖的形式設(shè)計(jì)自動售賣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、無線支付、售貨現(xiàn)場控制、數(shù)據(jù)采集、銷售信息、物流信息、客戶信息實(shí)時(shí)管理等功能?；诖?，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)和課后作業(yè)實(shí)踐中，計(jì)算思維能得到充分發(fā)揮，進(jìn)一步鞏固課堂教學(xué)效果。

（四）教學(xué)拓展：資源“整合”，提高計(jì)算思維實(shí)效

信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，拓展教育資源、整合教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的有效措施之一。同時(shí)，信息技術(shù)本身就具有較強(qiáng)的前沿性特征，會隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷發(fā)展，而教材屬于定期更換的教學(xué)資料，具有靜態(tài)性和滯后性。教師為了構(gòu)建高效課堂，提高學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)實(shí)效，應(yīng)立足教材引入課外資源，并加以整合，通過拓展和完善使教學(xué)內(nèi)容始終符合當(dāng)前時(shí)代發(fā)展，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效果。

以廣東教育出版社出版的高中信息技術(shù)必修2“5.2 信息系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)防范的技術(shù)和方法”教學(xué)為例，教師可以將計(jì)算機(jī)病毒作為拓展內(nèi)容引入課堂中，以視頻的方式讓學(xué)生展開分析和推導(dǎo)。首先，教師順著計(jì)算機(jī)發(fā)展時(shí)間史，搜集不同時(shí)期計(jì)算機(jī)病毒的特點(diǎn)及傳播方式，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已掌握知識展開分析和討論，使學(xué)生在交流中豐富關(guān)于計(jì)算機(jī)病毒的知識。隨后，利用教材中的學(xué)習(xí)資源包，指導(dǎo)學(xué)生找到軟件并進(jìn)行安裝，嘗試使用軟件來對文件進(jìn)行破解和加密，還可以利用Python編程，研究不同長度密碼窮舉算法的時(shí)間效率，深入體會信息加密與密碼分析中的矛盾性。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試?yán)肞ython語言編寫檢測病毒的小程序，將其布置為課后作業(yè)，通過實(shí)踐來檢驗(yàn)課堂所學(xué)知識。由于學(xué)生的計(jì)算思維及綜合能力水平有限，程序在運(yùn)行中難免會遇到一些問題，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生展開小組探究，并利用網(wǎng)絡(luò)積極搜集解決方法，促進(jìn)信息技術(shù)教學(xué)實(shí)現(xiàn)橫向延伸和縱向加深。

總的來說，在高中信息技術(shù)課堂之中，教師要將培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維作為重點(diǎn)內(nèi)容，結(jié)合新課改的要求及社會發(fā)展需求，為學(xué)生設(shè)計(jì)高效教學(xué)活動，以提高學(xué)生思維深度，拓展創(chuàng)新能力。在這一過程中，教師要加強(qiáng)對學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，結(jié)合學(xué)生發(fā)展需求和社會需求，精心設(shè)計(jì)多元化構(gòu)成的信息技術(shù)教學(xué)課堂，充分挖掘?qū)W生的計(jì)算思維培養(yǎng)路徑，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維目的，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。