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摘要：在新时代教育背景下，培养学生的计算思维能力已成为高中信息技术教学的重要目标之一。本文以“约瑟夫环解密2024春晚魔术”为例，探讨学科融合视角下基于计算思维培养的高中信息技术教学实践。通过“导（情景导入，提出问题）”——“梳（内容梳理，分析问题）”——“融（学科融合，解决问题）”——“拓（思维拓展，提升能力）”四步教学法，培养学生的计算思维能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。

关键词：计算思维；学科融合；高中信息技术；教学实践

一、引言

在21世纪的信息时代，信息技术的迅猛发展不仅改变了人们的生活方式，也对教育领域产生了深远的影响。高中信息技术教学作为培养学生信息素养和创新能力的重要途径，其重要性日益凸显。然而，传统的高中信息技术教学往往过于注重知识传授和技能训练，忽视了学生计算思维、创新能力以及跨学科融合能力的培养。因此，如何在新的时代背景下，探索出符合学生发展需求的信息技术教学模式，成为高中信息技术课堂教学亟待解决的问题。

二、学科融合视角下的高中信息技术教学

（一）学科融合的概念与内涵

学科融合，作为一种教育理念，强调不同学科之间的交叉与整合，旨在打破学科壁垒，实现知识的互补与协同。在信息技术迅猛发展的今天，学科融合显得尤为重要。高中信息技术教学作为培养学生计算思维、创新能力的重要阵地，更应积极探索学科融合的实践路径。

（二）学科融合对高中信息技术教学的影响

学科融合对高中信息技术教学的影响深远而广泛。首先，在教学内容上，学科融合使得信息技术不再是一门孤立的学科，而是与其他学科相互渗透、相互融合。其次，在教学方式上，学科融合也带来了新的变革，传统的信息技术教学往往以理论讲授和简单操作为主，而学科融合则更加注重实践探究和问题解决。此外，学科融合还对高中信息技术教学的评价体系产生了影响，传统的评价方式往往以考试成绩为主，而学科融合则更加注重过程评价和多元评价。这种评价方式不仅更加客观公正，也更加符合现代教育的理念。

三、计算思维培养的重要性

（一）计算思维的概念与特点

计算思维，是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。具备计算思维的学生，能对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决方案；能尝试解密、仿真、验证解决问题的过程，反思、优化解决问题的方案，并将其迁移运用于解决其他问题。

（二）计算思维在高中信息技术教学中的作用

计算思维，是信息技术教学的核心思维方式，对于高中信息技术教学具有至关重要的作用。首先，计算思维有助于学生对信息技术知识的深入理解。通过运用计算思维，学生可以将复杂的信息技术问题分解为更小的子问题，从而更容易找到解决方案。其次，计算思维能够培养学生的逻辑思维和创新能力。在计算思维的培养过程中，学生需要不断地进行逻辑推理和判断，从而形成更加严谨的思维方式。

四、“导——梳——融——拓”四步法在信息技术课堂的实践探究

本节以《约瑟夫环解密2024春晚魔术》为例，从“导——梳——融——拓”四步法阐述如何在信息技术课堂上实践。

（一）导：情景导入，提出问题

“导”在信息技术课堂中的作用至关重要，它不仅是课堂的起点，更是激发学生兴趣、引导学生深入学习的关键。

“导”即是引导、启发和激发兴趣。在信息技术课堂中，教师的“导”体现在通过生动有趣的案例、贴近生活的应用场景，引导学生主动探索信息技术的奥秘。通过情景导入，教师可以将抽象的信息技术知识与实际情境相结合，使学生在具体的问题解决过程中掌握知识和技能。

例如，在《约瑟夫环解密2024春晚魔术》这节课的开始，为了激发学生的兴趣，我首先播放一段刘谦在2024年春晚的魔术表演片段，魔术成功引起学生的兴趣，接着我带领全班同学一起亲身实践一遍刘谦的魔术，结果是大部分的学生按照步骤都能成功重现神奇的魔术。此时，我会提问：为什么牌序不一样，牌数不同，最后大家都能成功匹配到相同的牌？在见证奇迹的出现后，此时我再提到解密这个魔术的钥匙就是编程上经常遇到的约瑟夫环原理，于是学生的求知欲被彻底激发了。

（二）梳：内容梳理，分析问题

通过梳理知识，学生可以将零散的知识点串联起来，形成完整的知识体系，从而更好地理解和应用所学知识。如运用思维导图，流程图等工具，将知识点进行分类和归纳，形成知识树或知识图谱。这样，学生可以直观地看到知识之间的联系和层次关系，加深对知识的理解。

例如：利用约瑟夫环解密刘谦的魔术，首先要引导学生通过流程图分析魔术每一步的作用，了解约瑟夫环在哪一步起作用：

通过步骤分析，我们得知从第七步开始，约瑟夫环在发挥着神奇的作用。此时，我们可以让学生利用编程来模拟它的出列顺序，找出最后留下来的牌号。编程需要明确的问题：有几张牌相当于有几个人报数，报2淘汰，程序执行如下：

通过内容的梳理，学生可以直观地理解魔术表演的原理，体会算法在实际问题中的应用，进一步提高计算思维能力。

（三）融：学科融合，解决问题

解决问题，需要融合多个学科的知识，通过学科融合，学生可以在学习过程中接触到不同领域的知识，形成跨学科的知识体系，提高解决问题的能力。

例如：在讲到约瑟夫环时，学生必然会疑问：什么是约瑟夫环？约瑟夫环背后的历史故事也是解决问题的一个要素，这要求学生熟悉历史。那心细的学生会发现不管报数为3，还是报数为2淘汰，最后都能留下一张生存牌，而这张牌的位置是有规律可寻，这就涉及到数学的演绎和计算。通过数据分析与计算，我们得出当报数为2淘汰（刘谦魔术中的规则）的约瑟夫环，其生存牌位置为：2K+1（约瑟夫环总人数=2n+k），如刘谦的魔术中男生最后剩下6张牌，按公式计算，需要配对的牌经过7字真言后一定会在约瑟夫环的第5位置，而女生剩下5张牌，则配对的牌一定会在第3位。在这过程中，数学知识在帮助学生理解约瑟夫环问题时，起到很好的支撑作用。这种跨学科的综合分析，不仅能够培养学生的综合素养，也有助于他们更好地理解和解决现实世界中的复杂问题。

（四）拓：思维拓展，提升能力

一个问题的解决不代表思考结束，相反，教师更应引导学生超越既有的知识框架，进行创新性、发散性的思考。通过思维的拓展，学生能够超越传统的学习模式，主动探索知识的边界，形成自己的见解和观点，最终将知识内化并进行创新应用。

例如：报数为2只是约瑟夫环中一种特殊情况，当人数很多，报数为3，4，5……等情况下，采用什么算法能高效找出最后的生存牌？课后我设置这个具有挑战性的任务，鼓励学生进行自主探究。为解决这一问题，学生会尝试运用递归或动态规划等多种算法，学生通过比较不同算法的效率与准确性来深化对问题的理解，这不仅让学生的思维得到拓展，同时使得他们解决问题的能力也得到提升。

总之，通过“导——梳——融——拓”四步法教学，学生可以综合运用多学科知识，发展计算思维能力，提高分析问题和解决问题的能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[3].北京：人民教育出版社，2020.

[2]岳彦龙，袁亚娜，张学军，面向高中生计算思维培养的Python游戏化编程教学设计研究[J].中国教育信息化，2021（22）：93-96.