信息化社会的大背景之下，高中信息技术课程已经逐渐变成了学生综合能力发展的一个重要舞台。计算思维，作为21世纪核心能力的一部分，已经被人们看做未来社会中人才所必备的关键素质。高中阶段，正是学生基础知识与能力发展的关键阶段，因此，加强信息技术课程计算思维训练具有重要意义。从概念层次进行分析，计算思维不仅涉及逻辑思维，算法设计以及问题解决的诸多方面，更是推动学生创新意识、实践能力的提高的关键点。通过精心设计教学内容与方式，可以让学生获得信息技术基础知识的同时，发展其利用计算思维来解决现实问题的能力。

一、计算思维

计算机思维是涉及计算机科学中许多思想的综合性思维模式，它被应用于解决问题，构建系统和诠释人类行为等方面。这一概念是美国卡内基·梅隆大学计算机科学系系主任周以真的教授于2006年3月份发表于《Communications of the ACM》杂志中第一次提出来。周教授以思维的视角深刻剖析计算机科学对问题解决的意义与价值，并强调寻求解决方案或者诠释人类行为时应利用计算机科学基本原理逐步形成一种固定思维模式与习惯。计算机思维既包括求解数学问题所普遍采用的思维方式，同时也融入了复杂系统、心理学、人工智能以及人类行为认识等科学思维，同时，还包含了对现实中复杂系统工程进行设计与评价的思维策略^【1】。所以，科学界已经把计算机思维同实验思维、理论思维并列成为科学思维中最重要的三支柱。

二、计算思维在高中信息技术课程中的培养重要性

（一）提高问题解决能力

高中信息技术课程中，学生计算思维的发展，对于提高学生问题解决能力有着十分重要的作用。计算思维并不局限在编程或者算法设计上，它是分析问题、解决问题的方法论。通过训练学生遇到复杂问题采用抽象、分解、模式识别与算法设计相结合的方式、方法，可以显著促进学生解决实际问题。例如：在复杂编程问题的求解过程中，学生要把问题分解成“较小的”“可操控”的环节，这一“分而治之”策略也适合日常生活与学习中的方方面面。除此之外，计算思维的发展也让学生可以更加灵活地使用信息技术工具，从而在面对信息时代的挑战时更加游刃有余^【2】。

（二）增强逻辑思维能力

高中信息技术课堂上发展计算思维，也能促进学生逻辑思维的发展。逻辑思维在理性思维中处于基础地位，它需要学生按一定规律和逻辑顺序进行推理、判断^【3】。在进行计算思维训练时，学生需根据题目特点选用适当的算法与数据结构，而这一过程本身又要求进行严谨的逻辑推理。再者，编程实践活动中的条件判断、循环控制还需要学生有明确的逻辑思维。经过不断地实践与培养，学生逻辑思维能力会显著提高，这不仅有利于其信息技术领域内的发展，而且对于今后的学术与职业生涯都有着深远的影响。

三、计算思维在高中信息技术课程中的培养与实践

（一）提高重视程度，打造优质师资

高中信息技术课程中，计算思维的培养，其关键在于提高学校的重视成都，并打造一支高素质教师队伍。因此，学校要明确信息技术课程对发展学生计算思维，创新能力以及未来竞争力的重要性，并把它看作是提高教育质量，促进学生综合素养发展的关键环节。对此，学校需制定周密发展规划、加大课时安排、改善教学设施、保障课程顺利开展。

与此同时，提高教师素养也是打造一支高素质师资队伍的核心内容。学校要定期举办信息技术教师专业培训，更新教师知识体系，促进教师在计算思维培养方面的理解与教学。另外，学校要鼓励广大教师参加信息技术教学研究、学术交流等活动，从而开阔他们的教学视野，激发他们的教学创新。通过绩效考核与激励机制的落实，学校可引导广大教师关注信息技术课程教学质量，主动投入到计算思维培养实践探索之中^【4】。在这一过程中，学校应加强对外合作交流，引入先进教学理念及方法，为教师提供更多地学习及成长的机会。经过多方面的努力共同促进高中信息技术课程计算思维的进一步发展，从而为促进学生全面发展打下坚实的基础。

（二）编程入门引导，逻辑思维奠基

在数字化时代的今天，编程已经成为一种高素质人才的必备能力。对于高中生而言，学会编程并不只是意味着获得了一种新的技能，同时也是促进逻辑思维发展的关键一步。逻辑思维在计算思维中处于中心地位，它是认识问题、分析问题、解决问题的依据。通过编程入门的学习，可以使学生对计算机程序运行逻辑有一个深刻地认识，进而形成一种严谨而系统的思维方式。在编程过程中，学生需要学会合理地安排程序结构、使用条件判断、循环控制等逻辑要素，这类运算给学生逻辑思维能力带来挑战^【5】。因此，将编程入门作为高中信息技术课程的一部分，不仅可以帮助学生更好地满足将来社会对人才的要求，也可以为其全面发展打下坚实的基础。

以“Python编程基础”教学为例，在课堂上教师可以以“猜数字”为基础记忆引导。游戏要求由学生自己编写程序让计算机任意产生数，由使用者输入推测匹配。在这一学习过程中，学生需要对条件判断语句（if-else）有深入地理解和应用，以确保软件能够根据用户输入给出准确的反馈。为了达到这个目的，学生首先需要对程序的目的和逻辑框架有清晰地认识，接着按步骤编写代码，并持续地进行调整和完善，直到程序能够正常执行。在实际教学中，教师要先通过解释与示范来帮助学生了解条件判断语句及其逻辑结构的基本使用方法。然后，教师可以引导学生深入探讨猜数字游戏的逻辑过程，并为他们提供如何将这些逻辑转换为实际的Python编程代码的指导。学生写代码时，教师需及时给予引导与反馈以帮助其解决所遇难题，并鼓励其通过自主探索、团队合作等方式改进流程。通过这一练习，学生不仅可以掌握Python编程基本知识，又可以促进逻辑思维与问题解决能力的培养，从而为其计算思维形成、发展。

（三）算法学习与实践，强化问题解决能力

在信息技术越来越发达的今天，以算法为核心部分的计算思维其重要性日益凸显。通过对算法的学习与练习，学生不仅可以掌握特定的编程技巧，又能在此过程中增强解决问题的能力。算法，简而言之，就是求解问题的途径与程序。高中信息技术课程对算法的研究不仅要传授理论知识，还要通过实践操作让学生切身感受到算法设计带来的魅力，进而使学生在面对实际问题时，能够灵活运用所学知识解决问题^【6】。算法的实际应用，实际上把理论知识和现实问题有机结合起来的一个过程。学生要分析题目的要求并设计出合适的算法，再将该算法用编程来实现，最后解决问题。

以“排序”教学为例，排序是数据处理中的一项基本操作，排序算法选择会对排序效率有着直接影响。在教学活动中，教师有能力通过指导学生去学习和应用各种不同类型的排序算法，例如冒泡排序、选择排序、插入排序等，以深化他们对这些算法的认识和理解。以冒泡排序为例，在进行研究时，教师可通过示例展示算法执行情况，使学生能够直观了解数据如何经过两个比对、交换位置等步骤进行排序。然后，教师可布置有关编程任务让学生自己动手去实现该算法，以加深理解并掌握冒泡排序原理。同时，教师也可结合学生成绩排序等生活实际问题激发学生兴趣。教师可给出学生成绩数据集合，并允许学生利用已学排序算法进行排序。在这个过程中学生，不仅要选择适合自己的排序算法，又要思考如何对数据进行高效处理，如何对算法进行优化从而提高排序效率。通过这种实践活动，学生既可以把学到的算法知识运用到解决实际问题当中去，又可以在此过程当中锻炼逻辑思维、抽象思维与创新能力等，以全面提高自己解决问题的能力。

（四）复杂问题分解，抽象思维能力培养

在高中信息技术知识学习中，学生经常会遇到着复杂的一些问题，此时，复杂问题进行分解的技能就变得非常重要。这一能力不仅有助于学生深化对问题实质的认识，又有助于促进学生抽象思维能力的发展。抽象思维，简单来说，就是将复杂现象的核心要素抽离出来，形成一个简单明了的模式或观念。通过对复杂问题进行分解，就能把一个看似很难处理的较大问题，拆分成几个相对独立而又容易处理的较小题目，这不仅能够可以减少学生解题难度，也可以让学生更有针对性地进行思考。因此，在课堂上教师需要注重对学生抽象思维能力的培养，帮助学生建立起从具体到抽象、从复杂到简单的思维模式，为他们今后解决更加复杂的问题打下坚实的基础。

以“数据处理与可视化表达”教学，教师可以设计一项综合性项目，如“城市气温变化趋势分析”。在项目中，学生需要处理和分析过去十年的气温数据，以分析城市气温的变化趋势。面对这样一个错综复杂的题目，学生首先要学会将其拆解。第一步，数据收集。学生可从网络或者气象部门的资料中得到气温的连续记录。步骤二，数据清洗。由于原始数据中可能会出现错误或者缺失值的情况，所以学生需要利用Excel这样的工具对数据进行预处理，以保证数据的准确性和完整性。然后进行数据分析。学生可以使用统计学方法（例如平均值、方差等）分析气温波动情况。最后一个环节就是数据可视化。学生可以利用图表工具（如柱状图、折线图）将分析结果直观展示出来。在整个过程中，不仅锻炼学生复杂问题分解的能力，还深化学生观察数据分析与可视化的相关知识，为今后的学习和工作积累了宝贵的经验。

（五）模式识别与算法优化，提升计算效率

模式识别，即从大量的信息中，分析出有规律的结构或者行为，它是解决问题、策划方案的关键一步。对高中阶段学生而言，如果能够熟练掌握模式识别这一技能，就可以在信息技术环境变得越来越复杂和多变的今天快速准确地定位问题的中心。而算法的优化工作，则需要根据所确定的规律对已有的解决方案加以改进和升级，其目的是达到更加高效地运算。两种技能的培养，不仅可以增强其逻辑思维能力，还可以让其在实践过程中体会优化过程的效果，并从中更深一步调动其学习热情和创新意识。

以“算法和程序设计”教学为例，教师可以设计一个“寻找最优路径”的实践项目。在项目分析时候，学生需要借助图论的有关知识，如迪杰斯特拉算法或者弗洛伊德算法等来求解实际的路径规划。具体来说，教师可以创建一个虚拟的城市地图，并配置多个节点与路径，每一条路径都有其独特的权重来表示距离或时间的成本。学生的任务则是要寻找一条从起点至终点最短或最快的路。在项目启动阶段，教师需要指导学生仔细观察地图，并识别出各种不同的路径模式，例如直接连接两个节点的路径或者通过其他节点进行中转的路径。之后，教师介绍了迪杰斯特拉算法的基本原理以及实现的步骤，让学生试着用这种算法来搜索最优路径。在练习时，学生可能会发现一些直接路径较长，但含有多个中转点路径的总成本却较低。此时，学生需要利用算法优化思维、调整路径选择策略，寻求更加有效的解决方案。通过项目的练习，学生不仅可以深刻理解图论、算法优化的有关知识，又可以在实践中锻炼与促进模式识别与算法优化的能力。

四、结语

   高中信息技术课堂上，计算思维的培养是一个持续渐进的过程，需要教师在日常教学中立足学生实际以及教学内容，依据科学、合理的教学手段，为学生营造良好的学习环境，促使学生在扎实基础知识以及操作技能的同时，助力学生计算思维形成发展。

参考文献

[1]陈忠民.高中信息技术课程教学中计算思维的培养[J].亚太教育,2022(18):90-92.

[2]仇大成.优化高中信息技术课程  培养学生创新能力[J].人民教育,2022(Z3):123.

[3]陈苏静.基于项目学习的高中信息技术教学实践——以Python语言教学为例[J].福建教育学院学报,2022,23(06):64-66.

[4]杨恺岭.高中信息技术课程中计算机思维能力的提升方法[J].亚太教育,2022(09):88-90.