從計算思維角度“趣”說高中程序設(shè)計教學

摘 要：本文從如何培養(yǎng)信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)體系主體——計算思維角度出發(fā)，以“趣”為關(guān)鍵詞，結(jié)合教學實例，從“情境之趣”、“方法之趣”、“創(chuàng)造之趣”等方面，探討如何激發(fā)學生對程序設(shè)計的學習興趣和熱情，并在其過程中進一步發(fā)展計算思維，為教學提供一定參考。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；計算思維；程序設(shè)計；趣

一提起高中信息技術(shù)選修模塊《算法與程序設(shè)計》，在教師和學生腦海中往往浮現(xiàn)的是一個字：“難”！

一“難”在于：在經(jīng)歷過與實際生活緊密聯(lián)系的《信息技術(shù)基礎(chǔ)》模塊學習以后，學生對程序設(shè)計缺乏興趣。“難學”是他們對程序設(shè)計課程的普遍印象。

二“難”在于：學生習慣依賴教師，缺乏思考的主動性，寫程序喜歡依葫蘆畫瓢，稍有變換就無法解答。

為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象？原因有兩方面：從學生層面看，有畏難情緒，是因為沒體會到其中的樂趣；從教學層面看，缺乏思考的主動性，是因為教師在教學中，只注重“程序”的教學，而忽略了“設(shè)計”的發(fā)展，歸根結(jié)底是忽視了對學生計算思維的培養(yǎng)。而計算思維已經(jīng)被納入高中信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)體系，并視之為“信息技術(shù)之于人的核心素養(yǎng)的主體部分”。它的內(nèi)涵被界定為：“能夠采用計算機領(lǐng)域的學科方法界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運用合理的算法形成解決問題的方案；總結(jié)利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。”對其的培養(yǎng)，應(yīng)該滲透在信息技術(shù)的每一節(jié)課堂中，程序設(shè)計教學也不例外。

那么如何從發(fā)展計算思維角度出發(fā)，激發(fā)學生對算法與程序設(shè)計的學習興趣和熱情？首先就得改變學生的觀念。只有學生被激發(fā)興趣和學習的積極性、主動性，才會有繼續(xù)學習的動力。教師進行教學設(shè)計時，要以發(fā)展學生的計算思維為目標，對課程內(nèi)容、教學方式等進行重新編排，發(fā)現(xiàn)、挖掘、展示程序設(shè)計之“趣”。“趣”之多，有幾何？

一、 情境之趣

根據(jù)計算思維的思維特性和高中生的心理特點，從問題解決的角度出發(fā)，依托教材與高中學生已有的生活學習經(jīng)驗，選擇與實際生活相關(guān)或具有趣味性的題材，設(shè)置相關(guān)問題情境來吸引學生的注意，營造出一種生動的學習氛圍，調(diào)動學習積極性。通過問題情境的設(shè)置，引導學生分析、總結(jié)規(guī)律，進而理解相關(guān)算法的原理，從而建立學習的信心。例如：如何讓學生順利理解二分法？如果僅靠概念陳述，不僅學生難以理解，也很難對此產(chǎn)生興趣。但是，如果直接從“二分”入手，以結(jié)構(gòu)原理為出發(fā)點依托學生的生活經(jīng)驗，設(shè)置相應(yīng)的問題情境，情況就會大不一樣。比如可以這樣設(shè)置：

問題情境：你去書店購書。當你抱著一箱滿滿的書走出書店門口，警報忽然響起來了，隨后店員想起有一本書未消磁。請問，要怎樣快速地找出那本書呢？

問題情境是從學生熟悉的事物入手，除了激發(fā)學生的學習興趣之外，還能從具體解決過程中，引導學生理解“二分法”的概念，進而抽象、概括出二分法問題解決相應(yīng)的規(guī)律和方法，更好地理解算法原理及應(yīng)用，促進了學生解決問題能力的增長與計算思維的遷移。

二、 方法之趣

注重語法本身的教學方式已經(jīng)不太適合新形勢下對學生計算思維能力培養(yǎng)的要求。教師不能單一講授語法知識，而要采用多種形式結(jié)合的方式開展教學實踐活動：

（一） 游戲化教學

程序設(shè)計課堂中的游戲化教學，既可以是已經(jīng)開發(fā)的電腦游戲方式，也可以是教師與學生教學中間的設(shè)置的游戲環(huán)節(jié)，他們的共通點是：讓學生在“玩游戲”的過程中理解相應(yīng)的概念、定理與結(jié)構(gòu)，能從相應(yīng)的游玩模式當中歸納、總結(jié)規(guī)律。

例：師生活動：種蘿卜游戲（冒泡排序）

5個大小不一的蘿卜，分別種到地上5個由小到大的坑中。對兩兩相鄰的蘿卜的大小進行比較，如果不符合應(yīng)排順序，則指揮相應(yīng)的“蘿卜”移動（兩兩交換），直至所有蘿卜被種到坑里為止。

以上教學游戲，既可以吸引學生的注意，又可以將相應(yīng)的原理更生動、形象地展示在學生面前，使其更容易理解。

（二） 合作、探索、競爭之趣

相對來講，在新授課中，新知識點的學習應(yīng)用是停留在淺層次的，學生通過模仿很容易完成程序的編寫。但當?shù)搅溯^高層次能力要求的綜合運用階段，獨立編寫程序的完成率則比較低下。此時，合作學習的重要性就體現(xiàn)出來了。

例如，模擬微信的搶紅包方式，設(shè)計一個小程序。

這個任務(wù)是對對象、屬性、方法、事件等知識點的綜合運用，能力要求較高。作者在課堂中實踐時，通過小組合作學習，每小組都滿足了基本功能的設(shè)置，甚至進行了超越，例如有小組結(jié)合之前的案例“桌面小時鐘”的“interval”、“visual”屬性，設(shè)計出了“速閃”的紅包。

與獨立學習相比，合作學習不僅是個人能力的互補，而是更多的思想碰撞，拓展了思維的廣度與深度；通過“合作”與“競爭”，還可以有效提高學生的社會化交往意識和能力。這是個人學習所無法達到的、合作學習的魅力所在。

三、 創(chuàng)造之趣

荷蘭數(shù)學教育家費賴登塔爾曾經(jīng)說過：“科學不是教出來的，也不是學出來的，而是創(chuàng)造出來的。”

計算思維的內(nèi)涵告訴我們，發(fā)展計算思維的目的是：“總結(jié)利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。”對于高中程序設(shè)計來說，學生能夠主動發(fā)現(xiàn)實際生活中的問題，并且能夠綜合運用所學到的知識來解決它，這實際上就是創(chuàng)新。例如，作者的學生依靠學習的隨機函數(shù)知識與課外拓展，開發(fā)出一個“演講抽號”程序軟件并應(yīng)用于班級語文課堂小演講中。

在此過程中，學生出于實際需要，使用VB編寫程序來解決實際問題，學習動機已經(jīng)發(fā)生了改變，從原初的“要我學”變成了“我要學”，這便是程序設(shè)計創(chuàng)新之路的根本起點與堅持前行的保證。

計算思維作為信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)的主體部分，其價值是不容忽視的。在人工智能飛速發(fā)展的今天，教師應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)的信息技術(shù)“工具化”思想，不斷挖掘、創(chuàng)新，豐富程序設(shè)計課堂內(nèi)涵，用“趣”將學生拉進課堂，組織教學，發(fā)展計算思維，從而更好地適應(yīng)時代生活的需要，這才是高中程序設(shè)計教學的意義所在。

參考文獻：

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作者簡介：

冷梅，江蘇省蘇州市，蘇州市蘇州高新區(qū)第一中學。endprint