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摘要 : 文章以 Python语言程序设计为例 , 对基于计算思维培养的高中信息技术教学策 略展开探讨 。通过分析在高中信息技术教学中 , 培养学生计算思维对强化学生逻辑思维 能力 , 提升学生数据分析能力的作用 , 提出创设具体编程情境 、使用在线编程资源 、拓 展教学实践项目等教学策略 , 旨在帮助学生更好掌握信息技术技能 , 激发创新潜力 , 解 决实际问题 , 为未来职业和创新做好准备 。
关键词 : 计算思维 高中信息技术 教学策略
当前 , 信息技术在社会中的重要性凸显 。在高 中教育中 , 信息 技 术 不 仅 是 学 生 要 学 习 的 一 门 学 科 , 更是一项学生必备的综合技能 。高中信息技术 教学的目标之一是培养学生的计算思维 , 帮助学生 更好理解和运用信息技术 , 为未来职业和学习发展 奠定基础 。
一 、高中信息技术教学中培养学生计算思维的 作用
计算思维是一种综合性的思维方式 , 其强调逻 辑思考 、 问题解决 、创新和数据分析等 核 心 能 力 。 培养学生计算思维有助于加强学生逻辑思维能力 。 逻辑思维是 一 种思考方式 , 涉及有关学生在分 析 、 推理问题和建立结构化解决方案等方面的能力 。在 信息技术领域 , 计算思维可以强化逻辑思维 , 以此 促进学生更清晰解决编程问题 , 计算思维可将复杂 的编程问题分解为更小部分 , 再由学生结合逻辑思 维确定分解问题的适当方法 , 让学生在逻辑顺序中 思考 , 并逐渐解决编程的每个部分 。在编程中 , 学 生需要进行逻辑判断和决策 , 例如使用条件语句来 控制程序流程 。这需要逻辑思维确保程序在不同条件下采取正确的行动 。计算思维还有助于激发学生创新潜力 , 培养学生寻找创新解决方案能力 , 鼓励学生思考学会应用技术提出新的方法和见解来解决现实问题 , 而不仅是按部就班解决问题 。计算思维通过将计算机科学原则与逻辑思维相结合 , 帮助学生更好应用逻辑思维来解决问题和编程 。鼓励学生在清晰 、有条理的框架内思考 , 将复杂问题分解为可管理的部分 , 逐步解决编程所遇到的问题 。
培养学生计算思维不仅有助于强化逻辑思维和激发创新潜力 , 还在提升数据分析能力和掌握科技信息技能方面发挥重要作用 。无论是在商业 、科学研究还是社会决策方面 , 都需要较强的数据分析技能 。通过培养学生计算思维 , 其能更好地理解和分析数据 , 识别模式和趋势 , 从中提取有用信息 , 对学生未来职业生涯至关重要 。计算思维也有助于学生掌握科技信息技能 , 使学生更容易学习和掌握新的技术和工具 , 具备解决问题和自主学习能力 。
二 、基于计算思维培养的高中信息技术教学策略
1. 塑造具体编程情境 , 引入实际案例教学
在高中信息技术教学中 , 塑造具体编程情境并引入实际案例 , 可帮助学生更好理解和运用计算思 维 , 实现理论知识与实际问题相结合 。教师可有效 创设具体编程情境 , 为学生选择与课程内容相关的 主题或领域 , 确保这个主题具有实际应用性并能引 起学生兴趣 。开展 Python 编程 “算法的控制结构 ” 章节教学时 , 可以选择 “时间管理 ”为教学主题 。在 该主题下 , 设计问题情 境 “校 园 日 程 安 排 的 优 化 ”, 并为学生提供这个情境的背景信息 , 使其了解在这 个编程情境中需要掌握的技能和知识 , 如使用特定 的控制结构 , 理解算法设计原则 , 以及如何应用这 些知识来解决实际问题 。此外 , 教师可以用示范代 码演示如何使用 Python 编程来解决这个具体的问 题情境 , 包括控制结构的使用 、算法设计和代码编 写的一般原则 , 为学生提供编写程序起点 。通过创 造具体的编程情境 , 帮助学生更好理解计算思维应 用 , 提高其编程技能 。
在引入 问 题 情 境 后 , 教 师 可 鼓 励 学 生 自 主 探 索 , 并为其提供独立解决问题机会 。 以 Python语 言程序设计中 “算法的控制结构 ”章节教学为例 , 要 求学生通过该章节学习 , 用 Python编程创建 “校园 日程安排程序 ”, 协助学 生 和 教 师 有 效 规 划 校 园 活 动 , 确保课程时间不重叠 , 并为自由时间留出合理 安排 。在这个实际案例教学中 , 教师可引入 “算 法 的控制结 构 ”相 关 知 识 , 如 条 件 语 句 “if-else语 句 ” 和“for循环 ”循环结构 , 让学生使用这些结构来解 决课程时间冲突的问题 。学生可以自主选择适合自 己问题情境的算法和控制结构 , 如使用嵌 套 的 “if- else”语句 处 理 复 杂 的 时 间 冲 突 情 况 , 也 可 使 用 列 表和循环结构来管理多个课程时间 。教师通过设置 具体编程情境 , 并结合 Python语言实际案例教学 , 让学生熟练将 “算法的控制结构 ”知识应用于解决实 际问题 , 深化学生计算思维理解 。
2. 使用在线编程资源 , 扩展编程技巧
教师可通过使用在线编程资源帮助学生拓展编 程技能和计算思维 , 使其在课堂之外也可以继续学 习和实践编程知识 。教授 Python编程 “数据处理与 应用 ”章节时 , 教师可在在线编程学习库中 , 创 建 一个新的代码仓库或项目 , 使用目录结构来分类不 同的主题或项目 , 整洁结构组织代码和学习资 源 ,确保学生可以轻松找到所需材料 。为此章节添加课 程大纲 、教学文档 、演示幻灯片等学习材料 , 为学 生提供详细文档 , 解释每个编程概念和任务的背景 和目标 , 并在此在线编程学习库中为学生加入对应 的编程练习和挑战部分 , 为每个练习提供详细示例 代码和演示 项 目 , 帮 助 学 生 理 解 如 何 应 用 Python 进行数据处理 。例如 , 上传章节练习如 “数据清洗 、 分析 、可视化等不同的数据处理任务 ”, 帮助 学 生 在课下练习其在课堂上学到的知识 。
为学生创建线上编程视频教程 , 演示数据处理 的实际操作 。例如 , 在 “数据可视化 ”章节教 学 中 , 可利用视频教程为学生提供额外学习机会 , 拓宽学 生知识面 。创建线上编程视频教程时 , 应明确定义 数据可视化工 具 、技 术 和 最 佳 实 践 等 视 频 教 程 目 标 , 并准备一个或多个示例数据集 , 以用于演示各 种数据可视化编程技巧 。在创建线上编程视 频 时 , 要先制定详细教学计划 , 确保编程教学视频结构清 晰 , 在进行录制视频时 , 要逐步演示 “数据可视化 ” 这一章节所用编程技术 。例如 , 按照线下上课时的 教学计划逐步讲解该 章 节 包 含 的 小 章 节 , 如 “介 绍 数据可视化工具”“选择示例数据集并加载”“创建不 同类型的图表”“自定义图表的样式 、颜色和标签 ” 等专业编程内容 。在演示每个编程理论知识与编程 步骤时 , 要提供详细解释和示范 , 如 , “为 什 么 选 择特定方法 以 及 如 何 根 据 数 据 和 分 析 需 求 做 出 决 策 ”等专业的解释 。在视频描述中或附带的文档中 , 教师需要为学生提供示例代码 , 方便学生在学习完 成后能够参考和练习 。教师要定期更新视频 教 程 , 以反映新的数据可视化工具和最佳实践 , 同时收集 学生反馈 , 以改进教程内容和方法 。
3. 拓展教学实践项目 , 巩固学习成果
拓展教学实践项目 , 有助于巩固学生的知识和技能 , 培养学生计算思维和问题解决能力 。教师可以整合编程教学实践项目与 Python编程中的 “人工智能及应用 ”章节相 关 内 容 , 让 学 生 真 实 参 与 到 项目的开发到结束的整 个 过 程 , 深 入 理 解 有 关 “人 工智能及应用 ”章节知 识 , 并 将 书 本 中 所 学 知 识 点 灵活运用到实践活动 。教师可为学生详细制定项目计划 , 明确学生在每个阶段的任务和时间表 。根据项目的复杂性 , 决定学生是以个人形式完成项目还是 组建团队 。例如 , 在 “人工智能及应用 ”章节下引入 “情感分析工具 ”实践项目 , 由于该项目需要学生利 用所学知识编译程序设计一个智能聊天机器人 , 用 于分析用户情感反馈 , 项目难度较大 。教师可鼓励 学生组建团队 以 分 担 任 务 , 让 学 生 明 确 分 工 和 角 色 。例如 : 学生 A是 Python开发者 , 负责情感分 析算法的编写 ; 学生 B可作为 UI/UX设计师 , 负 责用户界 面 设 计 ; 学 生 C可 担 任 数 据 科 学 家 , 负 责数据收集和分析 。这样的分工和协作 , 不仅有助 于项目的成功完成 , 还培养学生团队合作技能和跨 领域合作能力 。
学生开始实施项目后 , 教师应定期与学生进行 会议探讨 , 为学生提供反馈和指导的同时 , 确保项 目朝着预定方向前进 。 当项目完成时 , 教师可要求 学生准备一份项目报告或展示 , 详细向大家说明其 小组选择该项目的目的 , 开发此项目时所采用的编 程知识与方法 , 以及最终结果和结论 。教师可以鼓 励学生在项目结束后通过展示会 、班级讨论 、博客 或社交媒体与同学分享经验 。通过分享 , 其他学生可以了解不同的编程问题解决方法 , 从而为其提供额外学习机会 。最后 , 教师可根据评估标准对项目报告的质量 、学生的问题解决能力 、创造性和合作能力进行评分 , 并为学生提供详细反馈 , 使其了解自身强项和亟需改进的方面 。教师可鼓励学生对参与的编程项目 进 行 反 思 , 思 考 在 项 目 中 学 到 了 什么 , 以及如何改进未来项目 。这种反思过程 , 有助于巩固学生学习成果 , 提高项目管理和问题解决技能 。 同时 , 教师可以利用这个机会引导学生思考如何运用自身所学知识和技能 , 以解决日常生活中遇到的其他问题和挑战 。
三 、结语
计算思维有助于学生掌握编程技能 , 培养学生解决编程逻辑问题 、分析数据和创新思维能力 。在高中信息技术教学中 , 教师应站在信息专业的角度上 , 加强对学生计算思维能力的培养 , 充分采用有效的教学策略发挥信息技术教学的功能 , 使学生在理解计算思维本质的前提下提升信息技术水平 , 为学生的学习发展打好基础 。
参考文献
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