基于高中程序課程的計(jì)算思維培養(yǎng)策略

李付云

摘要：目前，我國(guó)的計(jì)算思維大都體現(xiàn)在理論或理想層面上，未深入具體學(xué)科，更沒涉及具體專業(yè)和課程。本文在概述計(jì)算思維產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了計(jì)算思維在高中程序課中的必要性及培養(yǎng)計(jì)算思維的策略。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；高中程序課程；自主創(chuàng)新

一、計(jì)算思維的產(chǎn)生和發(fā)展

周以真在2006年首次提出計(jì)算思維“代表著一種普遍的認(rèn)識(shí)和一類普適的技能”。她又于2010年給出進(jìn)一步的定義：“計(jì)算思維是與形式化問題及其解決方案相關(guān)的一個(gè)思維過程，其解決問題的表示形式應(yīng)該能有效地被信息處理代理執(zhí)行。”

1.一些課程“框架”及“標(biāo)準(zhǔn)”制定。2007年美國(guó)教授Denning在“偉大的計(jì)算原理”概念分類上構(gòu)建了一個(gè)教學(xué)框架，即“7個(gè)偉大的計(jì)算原理”。2011年CSTA研制的《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》被作為表現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)。2013年陳國(guó)良、董榮勝把計(jì)算思維表述體系框架的7個(gè)概念進(jìn)行分層并都以“計(jì)算”為核心。2016年中國(guó)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2016）》在學(xué)科核心素養(yǎng)部分提出包括“計(jì)算思維”的四個(gè)核心要素。

2.課程涉及領(lǐng)域。2007年在英國(guó)討論計(jì)算思維對(duì)所涉及哲學(xué)、物理、建筑和教育等課程的影響。2010年中國(guó)9所985院校聯(lián)合發(fā)布《九校聯(lián)盟（C9）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明》。2013年9月在英國(guó)討論課程“Computing”所包括的三個(gè)領(lǐng)域：數(shù)字素養(yǎng)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)。2016年8月美國(guó)發(fā)布最新《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（臨時(shí)）》，包括計(jì)算系統(tǒng)、算法與編程、計(jì)算的影響等在內(nèi)的五大概念。2016年中國(guó)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出：在“編程實(shí)現(xiàn)方法等內(nèi)容的基礎(chǔ)上”，對(duì)“一種程序設(shè)計(jì)語言編程實(shí)現(xiàn)”。

二、計(jì)算思維在高中程序課中的必要性

1.計(jì)算思維的內(nèi)在價(jià)值。處于“形式運(yùn)算階段”的高中生已進(jìn)行抽象的邏輯思維和命題運(yùn)算。學(xué)生經(jīng)過“確定—分析—提出—方案—確定—方案”環(huán)節(jié)，思維會(huì)得到深層次發(fā)展。

2.自主創(chuàng)新的相互促進(jìn)。計(jì)算思維是把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，然后建模，設(shè)計(jì)新算法并解決更復(fù)雜問題的思維。這使得高中生能更好地創(chuàng)新思路，解決新問題。

3.高中程序課中的體現(xiàn)。對(duì)于高中程序課程中“算法與設(shè)計(jì)”的培養(yǎng)，教師因材施教，在不同編程方法的分類中，讓學(xué)生自主建立算法模型。

4.社會(huì)大背景的支持。利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行“獲取、加工、分析、表達(dá)和反饋”已經(jīng)是中學(xué)生的責(zé)任。國(guó)內(nèi)外各領(lǐng)域?qū)ε囵B(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維都給予政策、經(jīng)濟(jì)及設(shè)備上的支持。

三、基于計(jì)算思維在高中程序教學(xué)中的現(xiàn)狀和不足

1.計(jì)算思維的研究不夠深。目前，我國(guó)的計(jì)算思維大都體現(xiàn)在理論或理想層面上，未深入到具體學(xué)科，更沒涉及具體專業(yè)和課程。

2.國(guó)家發(fā)展的步伐差異大。2010年美國(guó)計(jì)算機(jī)教師協(xié)會(huì)給出詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)，把與計(jì)算思維相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)列為“理解算法”的基本概念，闡述用模擬方式去解決一個(gè)問題，能將“大問題”化為“小問題”等。我國(guó)借鑒并發(fā)展國(guó)外課程標(biāo)準(zhǔn)，但效果有待觀望。

3.教材編制不夠靈活。高中程序教學(xué)中，計(jì)算思維運(yùn)用的教材編制不靈活，限制了教師的教學(xué)水平。在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)自身能力改變環(huán)境和方式。

4.教師的教學(xué)情況不一。部分教師由于自身發(fā)展的愿望和自我定位較低，很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的程度，不能做到培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)。

四、在高中程序課中培養(yǎng)計(jì)算思維的實(shí)施策略

1.提高教師對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)意識(shí)。包括程序在內(nèi)的信息技術(shù)課對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的思維方式有重要作用。學(xué)生不僅要學(xué)知識(shí)，還要學(xué)習(xí)如何學(xué)到并運(yùn)用知識(shí)的這種建構(gòu)思維。

2.教師要積極引導(dǎo)學(xué)生。思維的提升是逐漸培養(yǎng)的。對(duì)于“算法和程序設(shè)計(jì)”課程，教師不僅要給予學(xué)生經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，更要關(guān)注對(duì)學(xué)生思維的挖掘。

3.鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑和創(chuàng)新。教師重視學(xué)生的計(jì)算思維，更要看重學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和批判思維，使其學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新和加工。

4.設(shè)計(jì)面向計(jì)算思維的高中程序課程。這是建立信息技術(shù)學(xué)科思維的表現(xiàn)。它能夠幫助教師在信息技術(shù)課上有針對(duì)地備課和講解信息技術(shù)知識(shí)，傳授解決問題的經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生在分步驟和分層的知識(shí)上更好地學(xué)和練。

5.組織計(jì)算思維遷移的程序教學(xué)活動(dòng)。2016年課標(biāo)在學(xué)科核心素養(yǎng)部分明確提出包括計(jì)算思維在內(nèi)的四個(gè)素養(yǎng)。比如，在用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模擬射擊游戲時(shí)，學(xué)生可以替換一下變量和情境，看能不能依然做好程序。通過這種組織計(jì)算思維遷移的程序教學(xué)活動(dòng)，可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)程序的興趣。

（指導(dǎo)教師：李巖）

參考文獻(xiàn)：

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