姚 琦

(淮南市田家庵区第十六小学 安徽淮南 232007)

2006年美国卡内基·梅隆大学周以真教授提出的计算思维(CT)，在国内外信息技术教育领域受到特别关注，我国普通高中信息技术课程标准明确提出计算思维是信息技术学科四大核心素养之一。为更好实现“以信息化带动现代化”及实施全民智能教育，如何让计算思维培养与提高得到广大学生及家长的重视，如何将计算思维有效地贯穿于中小学信息技术教育的全过程，如何让计算思维与其他课程真正相辅相成，仍存在诸多认识、操作及实践等方面的问题和困难。

一、计算思维概念的认识

思维是人类通过感觉器官感知世界并在此基础上利用分析、归纳、演绎、概括等方式来发现事物内部的本质、规律以及相互间的联系，是认识过程的高级阶段，是一种人类认知世界所特有的最高级别的处理事物过程。思维的种类和形式多种多样，比如抽象逻辑思维、感性具象思维、求解性思维、创造性思维、学科思维等。计算思维中的计算除了含有利用计算机来进行计算以外，还具有利用人类的智力根据已知求未知，根据现有预测未知的含义。我国高中信息技术课程标准(2017)中给出了计算思维的定义：采用计算机方式界定问题，运用合理的算法形成解决问题的方案，并迁移到与之相关的其他问题解决中。周以真教授认为：“计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”。美国国际教育技术协会(ISTE)与计算机科学老师协会(CSTA)联合提出了计算思维的操作性定义，将计算思维定义为解决问题的过程，包括形成问题，对问题进行逻辑化组织和数据分析、数据抽象，通过设计算法实现解决方案，对解决方案进行整合优化总结出最优方案，迁移推广。综上所述，计算思维的目标是解决问题，工具是计算机和算法，核心是思维迁移、推广。

二、计算思维在信息技术教育中的意义

普通高中信息技术课程新标准将计算思维作为四大核心素养之一，提倡并鼓励运用计算思维形成解决问题的方案。信息技术学科不仅肩负信息技术方面的知识、技能的培养任务，而且要培养学生分析问题、解决问题的能力。学习信息技术的最重要目的是培养强化学生使用信息技术辅助学习和解决各类问题的意识和能力，其根本是计算思维能力的培养与提高。

计算思维的整体提升是国家社会发展的需要。在信息化、数字化高度发达的今天，青少年信息素养的高低将会影响整个国家创新与发展的潜力，直接关系到其个人在信息化社会中的发展。随着现代社会数字化和智能化的不断发展，对新时代青少年基本素养提出了更高的要求，计算能力逐渐成为人们社会生活基本能力之一，因此，在信息技术教育中应更加注重对知识的成因解析，在分析问题、解决问题的过程中逐步提升计算思维。

计算思维的提升有助于提高学生自主创新能力。长期、系统的计算思维的培养和练习，理解相关的计算概念，运用计算方法来处理数据，构建模型，直到创造实际作品，使学生不仅能够掌握和使用工具，而且也能成为工具的创造者。具备计算思维的学生能够分析、抽象问题，建立问题模型，利用工具解决问题，并能进行知识迁移。

三、计算思维在信息技术教育中培养方法

计算思维是运用计算概念和工具解决实际问题的过程，是一种需要系统培养、锻炼的科学思维方式。结合我国中小学信息技术教育实际情况，计算思维可以从分析与抽象问题、选择算法形成解决方案、进行计算思维迁移及推广等在中小学信息技术课程教育教学中进行贯穿：

第一，分析与抽象问题。分析问题的目的是将较为复杂的问题分解为一些容易解决的子问题。以 “兔子繁殖问题”为例。若每对兔子出生两个月后就能每月生出一对小兔子，现有一对刚出生的小兔子，一年后共有多少对兔子？问题分析：第一个月兔子对数为1；第二个月兔子对数仍为1；第三个月兔子对数为2：1对上个月(第二个月)老兔子，1对这个月出生的兔子；第四个月兔子对数为3：2对上个月的老兔子，1对这个月出生的兔子……其中的规律是：老兔子的对数与上月兔子的总数相等，而这个月出生兔子的对数与两个月前兔子的对数相等，如果把每月兔子的对数按序列排的话，可以得到：1，1，2，3，5，8，13，…

对此数列进行数学抽象，得到递归式：

f(1)=1

f(2)=1

f(n)=f(n-1)+f(n-2)，n≥3

求解第n项f(n)的问题就可转换为求解两个规模更小的子问题：f(n-1)和f(n-2)。类似的，求解f(n-1)和f(n-2)的问题可以分别转换为求解规模更小的子问题，不断递推，直到n=2和n=1为止；再回推求出f(3),…,f(n-1),f(n),这种求解问题的方法即为递归方法。

现实中具体问题千差万别，分析问题的方法多种多样，在信息技术课程中对经典问题进行分类归纳，培养学生分析问题、抽象问题的能力，而这种分析和抽象能力正是计算思维的体现。

第二，选择算法形成解决方案。解决问题的过程则可以借助已经成熟的算法(或称为工具)，经过适当地加工和修改形成解决问题的方案，以此增强对计算思维的认识和理解。如上例中的递归问题，在抽象出数学公式后，直接利用递归算法求解，问题便迎刃而解。

long fabonacci(int n)

{

if(n==1||n==2)

return 1;

else

return f(n-1)+f(n-2);

}

第三，进行计算思维迁移及推广。在中小学信息技术课程教学中，我们在让学生掌握知识与技能、不断利用计算思维来解决信息技术课程中的问题的同时，引导学生利用计算思维来解决现实生活的具体问题。如利用递归思维解决问题在我们身边无处不在：数学中求n!、数列求和、数制的转换等。当计算思维变为一种思维习惯，能够迁移到不同场合、不同需求中求解问题时，在生活和学习中应用计算思维解决问题的目标也就达到了。

信息化时代，计算思维是中小学信息技术课程核心培养目标，但由于我国信息化发展起步较晚，地区信息化水平差异较大，信息技术教师对计算思维的认识和理解参差不齐，如何有效推进计算思维教育并在中小学信息技术课程教学中全面体现，还面临着诸多困难和挑战。但随着国家信息化战略的发展，计算思维将受到越来越多的关注。