高中信息科技教学中的学生创新素养培养

 

摘要：培养具有信息素养和创新能力的未来创新型人才，事关国家和民族的兴衰成败。为此，信息科技教师在教育教学过程中，要重视开发学生的创造潜力，培养学生的创造性思维，鼓励学生主动思考、善于思考、独立思考，突出创新素养培养，强调创新能力的提高。本文就创新素养内涵与外延；高中信息科技教学中创新素养的表象与本质；学生创新素养培养的策略、方法、工具；以及创新素养培养中的多元化途径思考等方面，提出观点，展开论述。

关键字：高中 信息科技 创新素养

 

一、创新素养与高中信息科技学科教学

（一）创新素养的内涵与外延

创新素养，是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化修习涵养的过程。“创新”有多层含义，有更新、创造以及对事物做出改变的含义。但是，无论从哪个层面看，创新都是一种典型的人类自主行为，是人们有意识地对世界进行探索性劳动的过程。“素养”指的是人的修习涵养，也指人平时所养成的良好习惯。创新素养，从内涵和外延上来说，有如下几个方面：

1. 在现有基础上做出更新

创新是以现有的思维模式提出有别于常规或常人思路的见解为导向，利用现有的知识和物质，在特定的环境中，本着理想化需要或为满足社会需求，对现有内容的更新与发展，并能获得一定有益效果。

2. 从无到有的创造与发明

有些事物原本不存在，是通过创新者的思考与实践创造出来的东西，而这些创造发明的过程，就需要创新，并且是从无到有的过程。

3. 既往事物的改造与革新

在既往事物的基础上，通过探索，对原来的事物进行创造性的改造与革新，使得事物变得比原来更好，这也是创新的一种具体体现。

4. 持续不断探索的好习惯

这是创新素养很重要的体现。随着年岁的增长，孩子们慢慢地开始会惧怕、尴尬、不好意思、守规矩，从而失去了凡事都去尝试探索的精神。所谓的创新素养培养，就是要呵护学生积极探索的良好习惯，使他们保持对外在世界和内心世界的好奇、问题意识以及想象力。

（二）信息科技中的创新素养

在当今网络和信息技术高度发展的互联网信息时代，信息科技教学要培养学生信息素养，也要重视创新素养的培养。信息科技中的创新素养，可以在如下几个方面进行探索。

1. 迭代算法式的思维培养

汉语词典对“迭代”的解释是更相代替和轮换的意思。迭代是重复反馈过程的活动，其目的通常是为了逼近所需目标或结果。每一次对过程的重复称为一次“迭代”，而每一次迭代得到的结果会作为下一次迭代的初始值。迭代思想，已经由一种算法逐步升级发展为一种方法、理念和思维模式，迭代运用于创新思维的培养，是信息学科得天独厚的优势，现在很多技术的推陈出新，就是一个设计与思想迭代的过程，迭代思想，对学生思维发展与创新素养培养非常有意义。

2. 信息科技中的创客思维

“创客”不仅是一群人，更是一种坚守创新、持续实践、乐于分享的运动。同时也是一种教育，是一种可以打破知识本位价值观、改造教学流程、实施创新教育的教育理念和方式。创客思维坚持在信息科技课堂教学中渗透创新、追求梦想以及乐于分享的创客精神，是努力培养学生的创新思维以及创新能力的表现。

3. 新兴技术的实践与研究

信息科技是一门站在新技术前沿的学科，教师可以通过在教学中对新技术的尝试与实践，不仅让学生体验和学习一些新技术，更重要的是，跨越技术，启发和引导学生学会学习、形成方法、体验技术背后的创造性思维。

4. 软件运用的尝试性探索

信息科技教学中，学生必然会学习和运用多种软件。通过学习，学生不仅要掌握老师教的技术，更重要是教会学生尝试迁移学习，探索老师没有教的，并体验软件设计背后的改变、创造、革新等创新式思维模式，并能举一反三，尝试一些新的理论、实践与应用。

二、高中信息科技创新素养培养的策略

中学阶段，是一个人人生发展的黄金时期和最佳时期。初中阶段学生生理和心理开始发育成长，进入高中阶段学生会更加成熟理性，学生世界观人生观价值观逐渐建立和发展。高中生比初中生，各方面能力更强，更会独立思考。

（一）营造轻松愉悦的创新氛围

在课堂教学中，教师如果能营造一个轻松愉悦，易于激发创造力的氛围，会让学生在快乐的心境中放飞思想，从而让思维逐步由禁锢走向开放，有益于学生创新能力的培养。

1. 精彩有趣的课堂引入是创新的源头活水

每节课的开始，教师的“引入”是很关键的，是一节课的开场白，既可以调动起学生学习的兴趣，也可以让学生愉悦身心，唤起他们的学习热情。有时候是一副有趣的图片，有时候是一段精彩的视频，有时候是一个快乐的故事或者游戏。

案例1：上枚举算法一课时，教师用全班一起做“报数字游戏”来“引入”。首先说明游戏规则，游戏有两轮，如果失败的同学将接受惩罚，于是学生们就聚精会神起来！第一轮，请同学从自然数100开始，一位接一位同学报数，遇到2的倍数跳过该数不报，游戏进行时发现同学几乎不会报错而且报数反应很快。第二轮，请同学还从自然数100开始，遇到2的倍数或者3的倍数的数字跳过该数不报，第二轮游戏发现同学报数反应明显变慢而且有些同学报数开始出错，当然按照规则惩罚学生，就是让学生对全班说一声“我错了”，然后继续。通过开场游戏，学生玩得很快乐，同时也体验了枚举的两个过程，即例举和检验，学生为避免犯错进行积极动脑，最重要的是,通过有趣的游戏，引发学生兴趣和思考，培养学生的探索和创新精神。

2. 新颖别致的课堂活动是创新的不歇源泉

实践证明，学生如果对所学的内容有浓厚的兴趣，便会由被动变为主动，由强迫学变为自觉学，心情会变得愉快，进而使注意力变得集中和持久，观察力变得敏锐，想象力变得丰富，创造思维更加活跃，从而保持昂奋的学习劲头。这就要求上课的时候，教师要设计好课堂活动和教学环节，使学生融入课堂，积极思考，探索创新。

案例2：讲对分查找算法实例的时候，教师打开一个事先设计好的程序，名叫“猜水果”，然后一位甲学生和他的同桌乙学生一起站起来，乙是作为一个公证人的角色参与。首先请甲同学心里记住自己喜欢的水果，但是不告诉别人写在纸上，并请甲同学把写好的纸条给乙同学保存。接着老师问甲同学几次问题，最终程序居然猜中甲同学喜欢的水果，当请乙同学把纸条显示给班上同学看的时候，学生们都很诧异。“程序怎么像刘谦变魔术一样，知道别人在想什么啊？”然后，老师因势利导，循序渐进拆解里面的原因，深入讲解知识点，最终达到教学目标。

3. 优化编排的教学内容是创新的活力之源

教学内容一直是课堂教学的核心组成部分。怎样利用既定的教学内容,使教学内容达到最优化的组织编排,以取得最优的教学效果,是一门很深的学问。

案例3：冒泡排序算法实例这一课中，有冒泡概念解析和冒泡排序过程方法等教学内容。老师首先安排学生看一段五分钟有趣的爱尔兰踢踏舞微视频，视频大约体现的是十个舞者两两比较排序换位置的过程（就是冒泡排序的执行过程）。看完视频，接着向学生提问，组织学生讨论思考，随后引出冒泡排序的概念，即每一遍加工从最下面的一个元素起，自下而上地比较相邻的两个元素中的数据，将数值较小的数据换到上面的一个元素中。接着，为了吸引学生更加注意和融入课堂，老师请四位学生上台手持老师事先做好的四个大数字牌，现场模拟踢踏舞内容，来进行四个数字的冒泡排序过程，并要求学生边看边思考三个问题，即n个数字最多几遍加工，比较几次和交换几次。全班同学这个时候都注意观察台上同学的表演。四位学生表演结束，接着分析冒泡排序的上面三个关键点，最后用两三个冒泡的例题加以巩固学习，下课前进行课堂小结。通过优化的教学内容，学生在学习中积极思考，实践创新，跟随老师和课堂活动，探索着，学习着。

（二）渗透潜移默化的创新意识

创新很多时候是渗透，潜移默化，润物无声的。有专家说，假设开设了某种“创新课程”，是否就能培育出学生的某种创新素养，也是值得怀疑的！因为创新一旦课程化，就会变成一种程式，它与创新的本意是相悖的。教学中，以下几个方面的实践有利于渗透潜移默化学生的创新意识。

1. 巧设问题激发学生的求知欲

在讲信息压缩一课时，老师拿出几幅图片打在屏幕投影上，请学生看图片中的花瓣或者叶子是否在动（其实图片是静止的）？很多学生看了之后都回答图片中的花瓣或者叶子是在动的。但是当老师向学生公布出这张图片其实根本就是静止的，这个时候学生都很惊讶，然后老师就问同学为什么？这个问题，引发了学生的思考，学生想知道答案。其实，那几张静止图片使用了人眼的一种补偿效应，静止图片动起来的感觉主要是因为人体眼球的生理特征和心理感官造成的，当人们在前后左右的移动时，由于视觉聚焦问题，所以也会让图片动起来。这个问题，引发学生思考的同时，也激发了学生的求知欲，同时也自然而然引入了图片有损压缩的知识，其实也是利用了类似的原理。

2. 鼓励提问培养学生的好奇欲

学生提出一个好的问题远比做出一个正确的答案更有意义。教学中，我们要鼓励学生大胆探索，积极思考，提出各种问题。能提问代表学生好奇，在思考，在研究，在探索。教师应该在教学中及时发现、鼓励学生的创新行为，鼓励学生问为什么。在信息科技课堂教学中，努力营造宽松、积极、探索、创造性的课堂气氛，强调在课堂上鼓励学生敢于提问，只要敢于参与，就是成功。

3. 转换角度锻炼学生的创造欲

每个人都具有巨大的潜在的能力，关键是这种潜能是否得以挖掘和发挥，一般人所以不能和牛顿、爱因斯坦、巴尔扎克相比，问题不在创造的能力；而在是否能激发创造欲进行创造的能力，我们大多数人其实都没有发挥创造的潜能。中国几千年的社会制度，传统礼教和教育体制有很多是摧残和抑制人的创造欲的。所以，目前我们重要的是要转变观念。学生就像一块木柴，木柴本身就含有能量，当老师的应该是火柴，去点燃这些木柴，使它们处于燃烧状态，才能释放出巨大的能量。激励学生创造的最有效的刺激物一是表扬、鼓励和荣誉。二是帮助他们树立远大的志向。除此之外，教师还应有意识地注意培养学生的创造性及人格品质，比如独立性、自信心、进取精神、勇敢、富于探索的精神、有毅力、好奇心等等，才能塑造全面的创造型人才。

4. 崇尚质疑激励学生的质疑欲

“学贵则疑，小疑则小进，大疑则大进。”信息科技教学中，要善于引导学生质疑。质疑能从根本上消除学生等待教师传授知识的依赖心理，变被动吸收为主动探索，是发挥学生主体作用的好方法，容易激发学生探讨的兴趣、欲望，点燃发现问题的导火索。教师要通过自身的言行举止，激发学生，让学生敢问、善问，消除他们的自卑和紧张心理，让他们以轻松的心态投入到学习中，使他们思维活跃。创设质疑时空，培养质疑意识，激发学生的学习兴趣，启迪和发展学生的发散思维，培养他们积极主动的探索精神，从而培养学生创新意识。

（三）训练另辟蹊径的创新思维

一些另辟蹊径有意思的信息科技教学行为，能对学生创新思维的培养起到良好的作用，比如有如下几点：

1. 知识迁移中培养延伸式思维

延伸式思维，就是借助己有的知识，沿袭他人、前人的思维逻辑去探求未知的知识，将认识向前推移，从而丰富和完善原有知识体系的思维方式。比如学习了计算机软件系统之后，教师布置一个开放性的学习项目，请学生回家把电脑重新安装操作系统和应用软件。类似作业，有意识的培养学生所学知识的迁移，培养学生的创新思维。

2. 举一反三中训练扩展式思维

扩展式思维，就是将研究的对象范围加以拓广，从而获取新知识，使认识扩展的思维方式。比如，学习了信息安全这章内容，学生掌握了一些关于病毒和网络安全的知识，老师请学生针对自己家里的电脑做一个信息安全防护方案，这时候学生就要将课堂所学举一反三，扩展思考，探索如何一步步做到个人电脑与信息的上网安全，这也就锻炼了学生思考探索和扩展思维的能力。

3. 知识框图中培养联想式思维

联想式思维，就是将所观察到的某种现象与自己所要研究的对象加以联想思考，从而获得新知识的思维形式。在学习和整理知识点的时候，教师可以经常请学生画知识框图，比如学习计算机系统这一章节，请学生用一个框图，列出计算机系统的组成，第一层即硬件系统和软件系统，然后请学生继续联想第二层即硬件包括哪些？软件包括那些？接着，硬件中五大逻辑部件，每个部件分别有什么作用，性能指标怎么判断等等，软件有哪几种分类，分别有哪些并举例，这就是第三层。这样，一层层问题思考下去，学生联想式的创新思维就在慢慢培养。

4. 程序设计中训练逆向式思维

逆向式思维，就是将原有结论或思维方式予以否定，而运用新的思维方式进行探究，从而获得新的认识的思维方式。比如，在设计一个程序时候，可能算法与代码起初的设计不是很合理，那就要对代码进行优化与改进，改好后再进行运行与调试。这是一种具有批判性质的思维方法，有利于对于问题提出新的不一样的解决方法，也是一种探索创新的思维方法。

 

三、高中信息科技创新素养培养的方法

（一）案例教学法

信息科技教学中，经常可以结合学生身边的事物，举一些案例进行教学。比如，在上计算机网络这部分内容时，就可以举例学生自己的家里要连接上因特网，组成一个家庭网络，还要使用无线，问学生该怎么办？于是，从计算机网络的组成要素，通信线路以及连接设备，网络配置和以及接入因特网的方式等方面，学生认真学习，最终达到目标。从身边具体案例出发，生活化的教学，学生感觉亲切，不仅学到了知识，也达到了解决实际问题的目的。

（二）形象比拟法

形象比拟法是借用已感知的知识映射新知识，使新知识更容易理解的教学方法。计算机学科中有些内容比较抽象，不容易被学生接受和理解，作为教师应具有化繁为简，将深奥的理论讲得通俗易懂的能力，这就需要教师多钻研教材和教法。在教学中可以巧妙运用形象生动的比喻，让学生容易接受，并且记忆深刻。比如讲计算机网络三要素即计算机设备，通信线路及连接设备和网络协议的时候，学生就是记不住，哪怕是死记硬背下来却未见得理解。于是，教师就拿生活中的交通系统与网络系统打比方。交通系统里有马路上的汽车、自行车、行人，这些好比是计算机设备；上海的交通系统非常复杂，有普通马路，高架道路，地铁高铁等，各个交通子系统又是相互连接在一起的，比如虹桥火车站与地铁二号线虹桥火车站是相互连接的，这就好比是通信线路及连接设备；马路上的行人和汽车在行走的时候都需要遵守交通规则才能确保安全，这就好比网络协议，网络中的设备必须遵循网络协议才能通信。通过这样的形象比拟，加深了学生对于知识的理解认识，也引发了学生联想，培养了学生的创新意识。

（三）技术探索法

信息科技的教学课堂，可以充分体现信息技术的元素，使学生更加体验信息科技课程的技术性、趣味性，从而更加激发学生学好信息技术的渴望和创新精神。比如我们可以将课程内容放在校园内网或者公网上建立网络学习平台，多年前有Moodle课程学习平台，现在也有一些更好的平台。比如教师可以建立网络课程或者用微博、微信以及QQ群等平台与学生进行互动交流。上课时候，教师可以请学生参与网上考试、网络调查等，使学生体验网络与技术的神奇。教师还可以进行微课与翻转课堂、电子书包、移动教学、云盘云笔记云技术、探索大数据、PC端软件与移动端APP应用等教学实践，不仅让学生感知新技术，更让学生探索技术背后创新。

 

四、高中信息科技创新素养培养的工具

（一）思维可视化工具的应用

前文中知识框图的制作其实就可以用到思维可视化工具。思维可视化是指运用一系列图示技术把本来不可视的思维呈现出来，使其清晰可见的过程。被可视化的“思维”更有利于理解和记忆，因此可以有效提高信息加工及传递的效能。一图胜千字，图是最直观的语言，易读、易懂、易记而且记得牢。因此，实现“思维可视化”的最有效方式便是用“图”把“思维”呈现出来。实现“思维可视化”的技术主要包括：思维导图、模型图、流程图、概念图、图片、图标、漫画、表格等等；当然“思维可视化技术”并不仅仅指思维图示的绘制技术，还包括思维图示的呈现、传播、存储、交互、共享、修改等一系列技术。信息科技教学中思维可视化工具的应用，可以提高学生的信息素养、探索与创新的精神。

（二）电脑绘画与绘图的应用

电脑绘画是在传统绘画基础上发展起来的一门新兴绘画艺术。在实践中，我们发现电脑绘画不仅有助于提高学生的审美能力，而且对发展学生的创造想象能力，培养独特的创意都具有重要意义。画图是Windows中自带的一个小程序，还有很多绘图软件，如SmoothDraw，Painter等，信息科技教师站在思维发展的高度教学生用绘画思考，便可以达到提高学生形象思维，培养学生创新意识的目的。

（三）可视化编程工具的应用

可视化编程，以“所见即所得”的编程思想为原则，力图实现编程工作的可视化，即随时可以看到结果，程序与结果的调整同步。程序设计教学对学生创造性思维能力的培养、思维训练以及创新能力培养具有至关重要的意义。然而，如何教会学生编程？特别是如何以一种儿童喜闻乐见的、有趣的方式学习程序设计是一个值得思考的问题，可视化编程其实已经成为世界各个国家重视青少年程序设计教学的人们努力的方向。可视化编程工具除了有微软的VB和VF，还有 JBUILDER POWERBUILDER、VC# VC++、DELPHI等。最近几年还流行的有麻省理工学院设计开发的一款面向少年的简易编程工具，可以让学生像玩游戏搭积木一样学习趣味编程。还有谷歌推出一款名叫App Inventor的工具软件，学生能够通过该工具软件自行研发适合Android手机使用的任意应用程序。可视化编程工具，有利于培养学生信息素养和创新素养的培养。

 

五、创新素养培养中多元化途径的思考

上海的高中信息科技课程设置了基础型、拓展型和研究型三种不同类型的课程。基础型课程保证每位学生形成基本的信息素养；拓展型课程满足学生个性化发展需要，可以进一步提高学生应用信息技术的能力和水平；研究型课程让学生把信息科技与其它学科的学习联系起来，使信息科技成为学生学习不可缺少的伙伴，同时帮助学生形成科学观念和学会科学方法。

高中信息科技教学中的学生创新素养培养，基础型课堂教学是第一战场，拓展型研究型课程，也是在基础型课程之外培养学生创新能力素养的重要舞台。在这个舞台，教师可以基于知识拓展和课题项目研究来进行任务驱动式教学，拓展研究课程，也都是课堂外培养学生创新素养的重要途径。

在拓展学习的教学内容方面，高中阶段教学要侧重对接大学的教学，可以进行比如数据结构、图论、信息论、人工智能、组合数学、离散数学、概率与统计、多媒体作品创作、程序设计等学习。具体学习内容例如：算法类程序有密码、迷宫、数独、24点等；游戏类程序有围棋、象棋、黑白棋、五子棋等；网络类程序有文件传输、即时通信、远程控制等。比如，笔者在学校开设过多门拓展型课程，有多媒体作品创作，网络研究与应用，信息学学科竞赛等。

项目研究是引导学生在课外进行更多样的探索，在信息科技研究型课程中，比如有如下一些研究项目：二战中途岛战役、信息情报获取的重要性、百家讲坛、纪实资料、影视节目研究、信息的加密和解密原理；银行账户的密码在身边的应用、加解密的基本算法、设计加解密程序、机器人制作、Scaratch作品设计、手机APP应用开发等。

信息科技教师开设了拓展型课程或者组织学生进行课题研究。在过程中，教师要着重传授解题技巧，但也要克服教师本人以及学生的功利心态，比如为了获奖，学习过程是最重要的，过程中如果能获得收获和承认那是更好的事情，但是不应该强求。教师要对项目任务进行选择性教学，允许弹性完成，最重要的是鼓励学生进行创新性学习，让学生通过拓展型研究型课程获得创新能力培养和提升，收获更多的发展与成长。

 

创新素养不是一朝一夕能够培养的，是一个长期循序渐进培养的过程。信息科技教师要着眼学生的终身发展，培养学生创新素养，创新既包括对技术本身，也包括对周遭事物，甚至也包括对整个人生发展的规划！创新素养培养，是要让学生保持对外在世界和内心世界的好奇、问题意识和想象力。每所学校，都应是创新素养的培养之地；每个学生，都应是创新素养的培养对象；每门课程，都应是创新素养的培养载体；每位教师，都应是创新素养的示范之人。

 

参考文献：

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