初中信息技術(shù)計(jì)算思維培養(yǎng)之機(jī)器人走迷宮

黃敏

摘要：本文就初中信息技術(shù)計(jì)算思維培養(yǎng)之機(jī)器人走迷宮這一論題進(jìn)行分析。首先闡述計(jì)算機(jī)思維的分解、模式的判斷。隨后，對(duì)模型的歸納和算法的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，利于確保學(xué)生更好的掌握思維分析方法和流程，引導(dǎo)學(xué)生有效思考問(wèn)題和分析問(wèn)題，更有效的解決掉遇到的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：初中信息技術(shù);計(jì)算思維;培養(yǎng);機(jī)器人走迷宮

中圖分類號(hào)：G434 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-9129（2017）16-0186-02

Abstract： in this paper， the author analyzes the topic of the maze of the robot in the training of computing thinking in junior middle school. First， the decomposition of computer thinking and the judgment of mode. Subsequently， the model induction and algorithm design are analyzed to ensure that students can better master thinking analysis methods and procedures， guide students to think and analyze problems effectively， and solve problems more effectively.

Key words：middle school information technology;Computational thinking;Culture;Robot maze

新課改教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)給出，信息技術(shù)這一學(xué)科的核心素養(yǎng)為計(jì)算思維，其是指人們可以利用計(jì)算機(jī)科學(xué)理論、思想方法，來(lái)形成一個(gè)解決問(wèn)題的思維方式和解決方案。利于學(xué)生更好的去應(yīng)用計(jì)算機(jī)，處理應(yīng)用期間出現(xiàn)的各類問(wèn)題，如方式界定的問(wèn)題、抽象特征的分析、模型的建立以及數(shù)據(jù)的合理組織等，利用合理的判斷、信息資源的整合，形成系統(tǒng)化的解決問(wèn)題方案，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)的應(yīng)用性，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維以及邏輯思維能力。

1 分解

計(jì)算思維可把各類問(wèn)題進(jìn)行分解，分解成較小的管理問(wèn)題，利于學(xué)生探索出更好的解決問(wèn)題方案。機(jī)器人要想從迷宮中走出來(lái)，此過(guò)程較為復(fù)雜，學(xué)生必須去應(yīng)付各種情況，依據(jù)任務(wù)的實(shí)際需求，去走出迷宮。在總結(jié)學(xué)生把機(jī)器人與迷宮內(nèi)可能出現(xiàn)突發(fā)情況和面對(duì)各類事件后，對(duì)可能面對(duì)各類問(wèn)題分解，給出可能會(huì)出現(xiàn)以下三種情況如。機(jī)器人前面不存在墻，左邊有墻存在;右邊沒(méi)有墻;左邊和前邊均有墻。要想解決此類問(wèn)題，可以利用采取如下行動(dòng)：把此任務(wù)進(jìn)行分解處理，困擾有效的降低難度，激發(fā)學(xué)生嘗試的熱情。

2 模式的判斷

所謂的模式判斷，就是找出分解后出現(xiàn)的各類問(wèn)題，了解各類問(wèn)題的差異性。首先，學(xué)生可以蒙上眼睛去走迷宮，判斷機(jī)械人在走迷宮期間的的相同性和差異性。結(jié)合以往實(shí)驗(yàn)情況來(lái)說(shuō)，學(xué)生在蒙住雙眼后可能會(huì)出現(xiàn)找不到方向類問(wèn)題，如果此時(shí)在要求一名學(xué)生去通過(guò)雙手來(lái)配合去尋找到出口，則可以有效做出判斷，并尋找到教師的出口。學(xué)生也會(huì)意識(shí)到自己于拐角處，可能很好的去做出相應(yīng)判斷，能夠順利的找到出口。未參與到實(shí)際活動(dòng)中的學(xué)生，則可以去認(rèn)真的分析和研究，整個(gè)尋找過(guò)程，積極的思考、人身的觀察，思考各個(gè)學(xué)生是怎樣去應(yīng)對(duì)不同情況，并做好記錄。這樣學(xué)生就可以容易的發(fā)現(xiàn)，在黑暗環(huán)境中人們需要利用雙手去探索路線，在空曠的教室中學(xué)生僅有利用墻才能找到出口。

3 模型的歸納

所謂的模型歸納，就是探索模型形成的常見規(guī)律，尋找出一類問(wèn)題的實(shí)際解決方法，并可探索出解決大量類似問(wèn)題的有效解決方法。模式歸納也被叫做抽象化概括，此為思維計(jì)算的基礎(chǔ)。在此環(huán)節(jié)，教師可對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組處理，把小機(jī)器人與迷宮分發(fā)給各個(gè)組別，學(xué)生可以利用小組間研討、分析，意識(shí)到機(jī)器人在迷宮中行走策略和人類相似，其從迷宮走出的方法包括兩種。其一為沿左墻走，其二為沿著右墻走，也就是在走迷宮期間，依據(jù)右手定則和左手定則來(lái)走。探究期間，分解出來(lái)的這三種機(jī)械人在走迷宮期間，學(xué)生可以結(jié)合實(shí)際情況，很好分析出，應(yīng)該選擇利用哪一種舉措，應(yīng)該采取怎樣的行動(dòng)。層層遞進(jìn)、循序漸進(jìn)的任務(wù)，可培養(yǎng)學(xué)生的思考能力，引導(dǎo)學(xué)生在問(wèn)題分析時(shí)，強(qiáng)化自身的計(jì)算思維能力等。需要注意的是，在此環(huán)節(jié)人需要利用雙手去尋找迷宮的出口，那么機(jī)器人應(yīng)該利用什么去充當(dāng)雙手是有一個(gè)值得深思的問(wèn)題。教師可以引導(dǎo)學(xué)生去充分發(fā)揮想象力，引出利用紅外避障的傳感設(shè)備去充當(dāng)雙手，利于可以像人一樣去感受周圍環(huán)境。

4 算法的設(shè)計(jì)

一旦我們遇到復(fù)雜性問(wèn)題，就可以利用對(duì)問(wèn)題的分解，把其分解成很小部分，再依據(jù)有序的順序去組合，后解決實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于程序的靈魂來(lái)說(shuō)就是算法，而流程圖可以有效對(duì)算法進(jìn)行表示。流程圖的特點(diǎn)為直觀性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)清晰，可以引導(dǎo)學(xué)生更加清晰得不了解程序?qū)嶋H運(yùn)行過(guò)程以及邏輯關(guān)系。結(jié)合程序環(huán)節(jié)，學(xué)生可在算法設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先對(duì)前兩步分解，去總結(jié)和畫出機(jī)器人在走迷宮時(shí)間的流程圖。此外，學(xué)生也可以利用流程圖去設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的程序，把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)化處理，可加深學(xué)生對(duì)于程序設(shè)計(jì)的理解，利于強(qiáng)化課堂的學(xué)習(xí)效率。如上圖2所示，為機(jī)器人走迷宮時(shí)流程圖。待走迷宮基本流程圖確定后，學(xué)生應(yīng)反復(fù)檢測(cè)去修改程序。在程序設(shè)計(jì)和修改中，學(xué)生可以利用仿真、編程，去不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，深入分析問(wèn)題，最終來(lái)解決問(wèn)題。并延續(xù)此流程，修改程序后再仿真，利于順利完成任務(wù)。

結(jié)語(yǔ)：初中信息技術(shù)計(jì)算思維培養(yǎng)之機(jī)器人走迷宮，需于計(jì)算機(jī)課程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。在實(shí)際教學(xué)期間，教師利用引入問(wèn)題、分解問(wèn)題、概括問(wèn)題、設(shè)計(jì)問(wèn)題和尋求實(shí)際解決問(wèn)題的方法，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，提高學(xué)生的計(jì)算能力。這樣才能保證在遇到問(wèn)題時(shí)，學(xué)生可以更好的通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，去對(duì)問(wèn)題抽象分析、尋求最佳解決問(wèn)題的方法。提高學(xué)生對(duì)于開放性、復(fù)雜性、模糊性問(wèn)題信息的解決效果，為學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供保障。

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