高中信息技术课堂学生计算思维能力提升的教学追问研究

高中信息技术课堂学生计算思维能力提升的教学追问研究

张洪梅

浙江省绍兴市越州中学  312000

摘要：本研究旨在探讨高中信息技术课堂中如何通过设计教学追问问题链来提升学生的计算思维能力。在高中阶段，计算思维作为信息技术学习的核心思维方式，对学生的发展至关重要。为了达到这一目标，教师需要认识到提升学生计算思维能力的重要性，并结合学生的兴趣爱好和思维发展方式，设计问题链以引导学生深入探究问题，掌握深层次的学科知识，从而推动信息技术学科知识体系的建立，促进学生核心素养的形成。

关键词：高中信息技术；计算思维；教学追问；问题链设计；学科知识体系

引言：在高中信息技术课堂中，培养学生的计算思维能力是提高他们信息技术水平的重要任务。计算思维作为一种思考和解决问题的方式，不仅在信息技术学科中占据核心地位，而且对于学生在日常生活和未来职业中的发展都具有重要意义。然而，如何在教学中有效地引导学生发展计算思维成为一个关键问题。本研究将重点关注教学追问问题链的设计，通过考虑学生的兴趣爱好和思维发展，以及遵循一定的设计原则，探讨如何在高中信息技术课堂中提升学生计算思维能力的有效途径。

一、计算思维能力提升的理论框架

（一）计算思维发展的阶段性特征

学生在计算思维发展过程中经历着不同的阶段，从简单的算术运算到复杂的问题解决和算法设计。教师在设计教学追问问题链时，应当考虑学生在不同阶段的认知水平和思维需求，逐步引导他们探索更深层次的计算问题。通过了解和利用学生在不同阶段的思维特点，教师可以更好地调整问题链的难度和复杂性，确保其与学生的发展水平相适应。

（二）信息技术学科中的计算思维体现

计算思维在信息技术学科中体现为对问题的分析、抽象和求解能力。信息技术要求学生具备在计算机环境中进行逻辑推理和问题求解的能力，这与计算思维的核心要素密切相关。[1]教学追问问题链的设计应当紧密结合信息技术学科的特点，强调学生在解决实际问题时的计算思维运用。这包括但不限于算法设计、数据分析和系统优化等方面的能力培养，旨在使学生能够将计算思维有机地融入信息技术实践中。

（三）教学追问作为促进计算思维的桥梁

教学追问被视为促进学生计算思维的桥梁，因其能够激发学生的好奇心、启发他们深入思考，并在问题解决的过程中引导他们逐渐形成独立的计算思维方式。通过有针对性地设计问题链，教师可以在课堂上引导学生从表层问题逐步深入，培养他们分析问题、提出解决方案的能力。追问问题链的逐层设计可以帮助学生建立更为完整的计算思维体系，同时培养其批判性思维和创新能力，为未来更复杂的问题解决奠定基础。

二、教学追问问题链的设计

（一）学生兴趣爱好与计算思维发展的关联

理解学生的兴趣爱好对于设计有效的问题链至关重要。学生更容易在涉及到他们感兴趣的主题或领域中表现出更高的学习积极性。因此，在设计问题链时，教师应该通过了解学生的兴趣爱好，将计算思维的发展与吸引学生的主题相融合。例如，如果学生对游戏设计感兴趣，可以设计问题链涉及与游戏相关的计算思维问题，从而激发他们更深入地探究与学科相关的知识。[2]

（二）问题链设计原则

问题链应该呈现逐步升级的难度，以适应学生的不同能力水平。这有助于确保学生在问题解决过程中能够逐渐提高计算思维的深度和广度。问题链的设计应该鼓励学生主动参与，培养其自主学习的能力。问题应该被设计成能够引导学生通过自己的思考和实践逐步解决问题，而不是简单地提供直接的答案。问题链应该与信息技术学科的核心知识体系密切相关，确保学生在解决问题的同时能够掌握必要的学科知识。这有助于促进学科知识和计算思维的有机结合。

三、案例分析

某高中信息技术课数据隐私与安全为主题的教学单元中，老师通过现实生活场景介绍了数据安全的重要性，这有助于激发学生对主题的兴趣。老师设计了一个问题链，从基础的概念出发，逐步引导学生深入思考和实践。问题链包括学生需要了解什么是数据加密，以及它在保护个人信息方面的作用。随后，学生被引导思考在实际生活中，例如在在线购物或社交媒体中，数据加密是如何发挥作用的，并举例说明。最后，要求学生设想自己是网络安全专家，设计一种新的加密算法来提高数据安全性。

在实施过程中，教师通过激发学生的好奇心，引导他们逐步回答问题链中的问题。教师注重学生之间的合作与讨论，鼓励他们分享自己的观点和解决方案。通过这种交互式的教学方式，学生在思考问题、分析数据安全挑战的过程中逐渐形成了计算思维的认知和技能。学生反馈显示，他们在解决实际问题的过程中感到更有挑战性和成就感。与传统的教学方法相比，这种问题链设计激发了学生对信息技术的兴趣，增强了他们自主学习和解决问题的能力。

结论：通过本研究，我们得出了设计教学追问问题链的理论框架，其中包括对计算思维发展的阶段性特征的认识、信息技术学科中计算思维的体现以及教学追问作为促进计算思维的桥梁。在实际教学中，我们依据学生的兴趣爱好设计了问题链，并遵循渐进深入、引导学生自主探究和与学科知识体系的贴合等原则。通过教学实践与效果评估，我们验证了这一设计的有效性。我们的研究为高中信息技术课堂中提升学生计算思维能力提供了有益的理论支持和实践经验。

参考文献：

[1]海那尔·阿仁.高中信息技术课堂中学生计算思维能力的培养[C]//2019年“区域优质教育资源的整合研究”研讨会论文集.2019.

[2]王金爽.项目式学习促进高中生计算思维发展的实践研究[D].哈尔滨师范大学[2023-11-16].