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以计算思维为翼，探高中算法与数学融合之境

一、引言

1.1研究背景

在当今数字化时代，信息技术以前所未有的速度渗透到社会的各个领域，深刻地改变着人们的生活、工作和学习方式。从智能手机的普及到大数据的广泛应用，从人工智能的飞速发展到物联网的逐步构建，信息时代的浪潮正以前所未有的力量推动着社会的变革与进步。在这个充满机遇与挑战的时代，具备计算思维能力已成为个人适应社会发展、提升竞争力的关键要素。

计算思维作为一种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，是信息时代人们不可或缺的思维方式。它不仅仅局限于计算机领域，还广泛应用于科学研究、工程设计、商业分析、医学诊断等众多领域，成为解决复杂问题的有力工具。在科学研究中，科学家们运用计算思维构建数学模型，模拟自然现象，预测实验结果，从而推动科学的发展；在工程设计中，工程师们借助计算思维优化设计方案，提高产品性能，降低成本；在商业领域，企业家们利用计算思维分析市场数据，制定营销策略，做出明智的决策；在医学领域，医生们运用计算思维辅助诊断疾病，制定治疗方案，提高医疗水平。

高中阶段作为学生成长和发展的关键时期，是培养学生计算思维能力的重要阶段。高中信息科技课程作为培养学生信息素养和计算思维的核心课程，在学生的计算思维培养中发挥着不可替代的作用。它不仅为学生提供了系统学习信息技术知识和技能的平台，更重要的是，通过课程的学习，引导学生掌握计算思维的方法和技巧，培养学生运用计算思维解决实际问题的能力。

然而，当前高中信息科技《算法与程序设计》教学在培养学生计算思维方面仍面临诸多挑战。一方面，教学内容往往侧重于算法和程序设计的知识传授，忽视了计算思维的培养，导致学生虽然掌握了一定的编程技能，但在面对实际问题时，缺乏运用计算思维分析和解决问题的能力；另一方面，教学方法相对传统，以教师讲授为主，学生被动接受知识，缺乏主动思考和实践探索的机会，难以激发学生的学习兴趣和创新思维。此外，教学评价方式单一，过于注重考试成绩，忽视了对学生计算思维过程和能力的评价，无法全面、准确地反映学生的学习成果和进步。

为了应对这些挑战，本研究旨在深入探讨基于计算思维的高中信息科技《算法与程序设计》教学策略，通过教学实践，探索如何在教学中有效地培养学生的计算思维能力，提高学生的信息素养和创新能力，为高中信息科技教学改革提供有益的参考和借鉴。

1.2研究目的与意义

本研究旨在深入剖析基于计算思维的高中信息科技《算法与程序设计》教学模式，通过理论与实践相结合的方式，探索出一套行之有效的教学策略，以提升学生的计算思维能力和数学素养。具体来说，本研究期望达成以下目标：一是揭示计算思维在高中信息科技《算法与程序设计》教学中的内在联系和作用机制，为教学实践提供坚实的理论依据；二是设计并实施基于计算思维的教学方案，通过教学实践验证其有效性和可行性，为教师提供具体的教学参考；三是通过对学生学习过程和学习成果的跟踪与评估，全面了解学生计算思维能力的发展状况，为教学评价提供新的视角和方法。

在当今数字化时代，计算思维已成为人们必备的核心素养之一。培养学生的计算思维能力，不仅有助于他们更好地理解和应用信息技术，还能提升他们的逻辑思维、创新思维和问题解决能力，为其未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。在高中信息科技《算法与程序设计》教学中融入计算思维培养，能够打破传统教学中知识传授的单一模式，激发学生的学习兴趣和主动性，使学生在解决实际问题的过程中，真正掌握算法与程序设计的本质和方法。

此外，本研究对于丰富和完善高中信息科技教学理论也具有重要意义。通过对基于计算思维的教学策略的研究，能够为高中信息科技教学提供新的思路和方法，推动教学理论的创新与发展。同时，研究成果也可为教育部门和学校制定教学政策和课程标准提供参考依据，促进高中信息科技教学质量的整体提升。

1.3研究方法与创新点

本研究综合运用多种研究方法，确保研究的科学性、全面性和深入性。在理论研究方面，通过文献研究法，广泛搜集国内外关于计算思维、高中信息科技教学以及《算法与程序设计》相关的学术论文、研究报告、教材著作等文献资料。对这些资料进行系统梳理和分析，了解已有研究的现状、成果和不足，为本研究提供坚实的理论基础和研究思路。例如，通过研读相关文献，深入了解计算思维的内涵、特征以及在教育领域的应用现状，为后续研究明确方向。

在教学实践研究方面，采用案例分析法和实证研究法。案例分析法是深入选取多所高中的信息科技课堂教学案例，这些案例涵盖不同教学风格、教学内容和教学情境。对每个案例进行详细记录、深入分析，包括教学目标的设定、教学内容的组织、教学方法的运用以及学生的课堂表现和学习成果等方面。通过对这些案例的分析，总结成功经验和存在的问题，提