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高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計算思維的培養論文
摘 要：計算思維是一種重要的科學(xué)思維能力, 本文從講述計算思維的涵義出發(fā), 論述了高中信息技術(shù)課程中如何通過(guò)建立用計算思維解決問(wèn)題的方法模型養成計算思維。
關(guān)鍵詞：信息技術(shù)課程; 計算思維; 解決問(wèn)題; 算法;
中學(xué)信息技術(shù)課程的任務(wù)之一便是發(fā)展學(xué)生思維、鍛煉學(xué)生解決問(wèn)題的能力, 將計算思維的探索和引導接入高中信息技術(shù)課程中能夠有效培養學(xué)生的科學(xué)思維, 進(jìn)而深化認知能力、擴寬思考問(wèn)題的維度、提高學(xué)習知識的效率。
一、計算思維的含義
計算思維[1]的英文釋義是Computational thinking, 顧名思義, 即是將計算機的思維用在人的思考里。拓展開(kāi)來(lái), 便是我們用計算機的基礎概念、計算方法、語(yǔ)言邏輯等去思考、設計和解決人的問(wèn)題。
更形象一點(diǎn), 在超市里結賬時(shí)你會(huì )選擇哪個(gè)收銀臺, 這是計算思維中的多服務(wù)器模型;當你做飯時(shí)怎么安排食物操作的優(yōu)先順序, 這是計算思維中的在線(xiàn)算法;當你想要找到丟失的物件時(shí)會(huì )選擇原路返回, 這是計算思維中回溯的方法;當你今天需要去某個(gè)場(chǎng)合時(shí), 你會(huì )在出門(mén)前準備好需要的各類(lèi)物品, 這便是計算思維中的預取和緩沖。因此, 計算機思維其實(shí)已經(jīng)滲透到了生活的方方面面, 同時(shí), 它可以幫助我們更好的建立科學(xué)的思維模型, 從而更高效高質(zhì)的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。
二、通過(guò)信息課程養成計算思維
高中信息技術(shù)課程的計算思維滲透便是學(xué)習各類(lèi)計算機方式方法和建模, 借此逐漸提高學(xué)生認知水平和計算機科學(xué)使用技能。
(一) 建立用計算思維解決問(wèn)題的方法模型
計算思維最終的目的是通過(guò)建模等計算過(guò)程達到問(wèn)題最有效最優(yōu)化的求解方案。因此, 養成計算思維的第一步, 就是了解用計算思維解決問(wèn)題的一般方式, 如圖所示。首先, 便是將問(wèn)題的情境呈現出來(lái), 使之能夠使用工具如計算機等進(jìn)行解決;接著(zhù)對問(wèn)題的數據進(jìn)行分析;之后, 能夠將問(wèn)題情境抽象成一個(gè)模型;之后, 通過(guò)一系列有序的步驟, 將此類(lèi)問(wèn)題 (這個(gè)模型) 的解決方案實(shí)現自動(dòng)化;通過(guò)實(shí)踐分析, 判斷和識別出最有效的解決方案;最后, 可將方案進(jìn)行深化推廣。
這便是運用計算思維解決問(wèn)題的一般方式, 在學(xué)習和生活中, 遇到任何問(wèn)題, 首先應該去思考如何運用此種方式方法來(lái)進(jìn)行問(wèn)題的分析、思考、解決等。久而久之, 便能逐漸提高系統、科學(xué)的思維能力和思考習慣。
(二) 運用模型培養計算思維案例
本節通過(guò)一個(gè)算法問(wèn)題, 運用計算思維解決問(wèn)題的一般方法模型來(lái)體現如何培養計算思維的運用能力。十個(gè)評委的打分中, 去掉一個(gè)最高分、一個(gè)最低分, 計算剩余的平均值, 這即為選拔性比賽的一般規則, 現在需要為這項規則設計算法。
1) 運用關(guān)注點(diǎn)分析法分析問(wèn)題, 即將復雜問(wèn)題簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單問(wèn)題的累積。如這道題中, 將最終結果的計算簡(jiǎn)化為三個(gè)過(guò)程的累積:a.求和;b.選取最大值和最小值;c.計算平均值。
2) 分析數據。這個(gè)過(guò)程需要進(jìn)行抽象, 將S表示為分數和, Max表示最大值, Min表示最小值, df是最終計算結果, 平均數。
3) 選取計算思維中合適方法進(jìn)行步驟的求解。a.采用累加法進(jìn)行數據求和;b.采用擂臺法進(jìn)行最大值、最小值查找。
4) 展開(kāi)學(xué)習擂臺法。這一過(guò)程需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)檢索來(lái)進(jìn)行。
5) 算法流程圖制作。這一過(guò)程可借助visio軟件, 并且體現了構造建模法。
6) 程序語(yǔ)言實(shí)現。這一過(guò)程需要使用vb語(yǔ)言, 并進(jìn)行上機調試, 體現了糾錯的驗證方法。
(三) 從教材學(xué)習中探究計算思維
“信息獲取的過(guò)程”是教材中“信息獲取”單元的一個(gè)模塊, 它便運用了抽象與分解的思維。所謂抽象便是從一個(gè)個(gè)例當中抽象出一般模型, 這個(gè)模型可以是實(shí)現過(guò)程、處理辦法等等;所謂分解便是將一個(gè)問(wèn)題分解成各個(gè)組成步驟, 逐一進(jìn)行分析。除此之外, 在計算機編程和人工智能的學(xué)習模塊中, 一般將復雜的問(wèn)題分解成需要能夠被簡(jiǎn)單解決的小問(wèn)題, 并且通過(guò)簡(jiǎn)單問(wèn)題的解決辦法類(lèi)推出可以借助計算機進(jìn)行實(shí)現的算法, 這便是計算思維中的轉化思維。
三、總述
計算思維是一種終生受益的思維方式, 高中是人的一生學(xué)習能力最強, 且養成思維最關(guān)鍵的時(shí)期。因此, 在高中信息技術(shù)課程學(xué)習中, 應著(zhù)力建立運用計算思維解決問(wèn)題的方式方法, 循序漸進(jìn)地培養計算思維。
參考文獻：
[1] 楊男才.基于計算思維的高中信息科技《算法與程序設計》教學(xué)探究[D].上海師范大學(xué), 2013.
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