计算思维作为高中信息技术学科核心素养之一，已成为一个比较热门的话题，也是课标组专家极力倡导与推广的思维方式。要使计算思维在信息技术课堂教学中有效落实，就需要先明确计算思维的概念、特征及常见的误区，再合理组织教学内容，研究可行的教学方法。在新课标理念下，高中信息技术课堂教学，不仅要让学生理解计算机学科大概念，还需要引导学生将计算思维合理地应用至日常生活与学习之中，形成一种思维习惯。那么，在新课标教材还没有使用之前，如何在高中信息技术课堂教学中渗透计算思维培养呢？建议从以下几个方面进行实践。

● 重组教材内容，渗透计算思维

可以结合新课标，将现有高中信息技术教材内容进行适当重组，变知识传递为思维启迪，提高学生发现、认识和解决实际问题的思维能力，并提高学生的抽象能力和构造能力。

1.教学案例不必拘泥于课本

例如，在信息技术基础必修模块“表格信息的加工与表达”中可以采用学校文明班级评比的方式，从数据的采集、计算到分析，让每位学生都参与，不仅能找出本班不足，还可提高学生发现、认识问题的能力。“数据库管理”模块除了让学生体验学生学籍管理系统外，还可以让学生去图书馆向工作人员了解图书的分类管理，利用图书管理系统体验如何快速检索、借阅图书，然后在教师的引导下进行简单的抽象、建模，提高学生的抽象和构造能力。

2.教学顺序不是一成不变的

粤教版选修模块《算法与程序设计》教材内容是按照“程序设计基础”“可视化编程”“算法与程序实现”“面向对象程序设计”以及“程序设计实践”来安排的，这样的编排有其科学性和严谨性。然而，基于学生计算思维还没形成，如果直接按教材内容顺序开展教学，学生一开始面对枯燥乏味的算法理论，有可能很快就失去对本模块课程的兴趣。这时可以从学生实际出发，对教材顺序和内容进行重组：先让学生接受“算法设计的基本知识”，然后把“面向对象程序设计”和“程序设计实践”中的实例拿出来分析，也就是把“算法设计”的知识穿插到“程序设计”中，使抽象的知识形象化，再用生活中的实例来理解算法。这样的教学效果会更好，如果再把书中例子进行优化设计，贴近学生生活，使学生更加感兴趣，计算思维的渗透也就自然而然了。

● 创新课堂教学，落实计算思维

在以往的信息技术教学中，体现计算思维的活动也是无处不在的，只是在没有关注计算思维时，这种活动对学生而言则是无意识的。改变这种状况，只需引导学生主动地用计算思维去解决问题。在教学中，可通过使用头脑风暴法分析问题，找到解决问题的方法，再使用思维导图细化方法，直到能使用计算机进行处理。

1.使用头脑风暴法，找到解决问题的方法

在培养学生计算思维时，重点是分析找到解决问题的方法。其中，最常用解决问题的方法是头脑风暴法。下面以设计“运动会海报”为例，介绍头脑风暴法的具体操作流程。课前让学生了解海报的组成。上课时，让学生提出自己海报中包含的元素，并简单说明方案，让别人明白其意图，然后教师快速在白板上记录方案。不断鼓励其他学生提出新的海报设计方案，等学生发言完毕，根据学生的方案再发散组合，得到最后的方案。最后，学生确定的运动会海报方案是：背景是跑道，主体图案是运动员的形象，文字包括标题、时间、地点等。

图1 设计运动会海报的思维导图

图2 使用Photoshop与Word软件制作的海报

2.使用思维导图，细化方案，直到能使用计算机技术解决

这个过程其实就是找到使用计算机解决问题的方法，学生通过自顶向下逐步细化的原则，将问题的解决方案表示成一个信息处理的流程，引导学生使用数字化工具XMind细化解决问题的方案。学生细化后的方案如图1所示。在思维导图上能明确看到怎样处理运动会海报背景，如何处理主体图案，以及用什么文字，文字设置成什么样式。

3.使用计算机解决问题

计算思维的根本目的是解决问题，即问题求解系统设计以及人类行为理解。前面所有的分析，最后都要落实到使用计算机解决问题上。再回到制作海报作品上，只需按照学生绘制的思维导图，选择合适的软件即可解决问题。可以选择的软件也很多，如果需要处理图片与背景，则选择Photoshop，如果不需要处理，Word完全能实现，效果如图2所示。

由此可以看出，原来的教学重点基本是第三个环节，重视的是技术的使用，只讲解如何处理图片、加工主体图案及输入文本、设置文字效果等，而调整后的教学流程，更注重的则是方法的分析，培养的是学生的分析能力，训练的是计算思维。

● 借助算法和流程图，强化学生的计算思维

高中信息技术教学还需要帮助学生理解计算机思维涵盖的计算概念和方法，如递归、抽象、形式化等，引导学生挖掘隐藏在生活中的“计算”“抽象”问题。借助算法、流程图，强化学生的计算思维。

1.培养学生的算法思想及高效解决问题的能力

图3 “百钱百鸡”流程图

计算思维是人求解问题的一种途径和取向，特别是对需要大量计算的问题，在提出问题解决方案后，应该在思维与方法上充分利用计算机的强大计算能力。例如，汉诺塔问题（Tower of Hanoi）就是一种典型的递归算法，涉及大量的计算与计算思维。汉诺塔：在世界中心贝拿勒斯的圣庙里，一块黄铜板上插着三根宝石针A、B和C，在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片，不论白天黑夜，总有一个僧侣在按下面的法则移动这些金片：一次只移动一片，不管在哪根针上，小片必须在大片上面。僧侣们预言，当所有金片移到另外一根针上时，世界将在一声霹雳中消灭，而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。通过算法分析不难发现，汉诺塔问题看似复杂，实则把它拆解开来看无疑是两种情况：第一种：只有一个的情况，当塔上只有一个盘子时，只需将它放到目的塔就可以；第二种：情况就是有多个，此时无论有多少个盘子，我们只需将其当作只有n和n-1个盘子来对其操作。第二种情况，操作过程即为将n-1放置到过渡塔，将n放置到目的塔，再将n-1放置到目的塔。移动金片的次数f（n）与宝石针上的金片个数n之间的关系式为：f（n）=2^n-1，因此当n=64时，f（n）的值将高达18446744073709551615，按移动一次花费1秒计算，需要约5845亿年才能完成。这样的问题在现实中几乎是无法实现的，但我们可以借用计算机的超高速，在计算机中模拟实现。由此可见，有效地利用计算思维，借助现代计算机超强的计算能力，就能解决之前人类望而却步的大规模计算问题。

2.借助流程图，清晰地表达个人思想

绘制流程图是编程解决问题中一个必不可少的环节，借助流程图可以锻炼学生清晰地表达个人思相。例如，中国古代数学家张丘建在他的《算经》中提出了著名的“百钱百鸡问题”:鸡翁一，值钱五；鸡母一，值钱三；鸡雏三，值钱一；百钱买百鸡，翁、母、雏各几何？这个问题的解决思路如下。首先，提取问题的基本特征，进行抽象处理。设鸡翁为x只，鸡母为y只，鸡雏为z只，得到数学式x＋y＋z＝100和5x＋3y+100/3＝100，这就把问题抽象为数学模型了。然后，设定边界条件（鸡翁x<=100/5=20；鸡母y<=100/3，设为33；鸡雏z=100-x-y），用流程图的方式进行形式化表述，如图3所示。这个案例也符合“针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题”，在此基础上使用“枚举”算法，借助编程语言运行，就可以解决问题了。

● 结束语

计算思维培养已成为高中新课程改革中实现育人价值的目标。希望在以后的高中信息技术课堂中，一方面，要重视学生计算思维的培养；另一方面，也需要在教学中挖掘基于学科教学内容对应的计算思维，构建基于计算思维的教学体系和教学方法，设计出能培养学生计算思维对应能力的课堂活动，让信息技术课堂彰显更多活力。