兩個(gè)基于計(jì)算思維培養(yǎng)的高中信息技術(shù)教學(xué)案例

李辛

摘 要：著重分析了高中信息技術(shù)課中接觸到的計(jì)算思維思想方法，以實(shí)例說(shuō)明如何引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維遷移解決問(wèn)題，旨在培養(yǎng)、訓(xùn)練高中學(xué)生的計(jì)算思維能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；核心素養(yǎng)；遷移應(yīng)用

以核心素養(yǎng)為培養(yǎng)目標(biāo)的高中信息技術(shù)新課標(biāo)，對(duì)計(jì)算機(jī)思維有如下描述：“計(jì)算思維是個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。具備計(jì)算思維的學(xué)生，在信息活動(dòng)中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)；會(huì)通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問(wèn)題的方案；可以總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題解決中。”

以上描述突出了兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一是“運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法”，說(shuō)明計(jì)算思維并不僅運(yùn)用于算法及其他數(shù)值計(jì)算類(lèi)問(wèn)題；二是“利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題的解決中”，說(shuō)明計(jì)算思維的重要能力是“遷移

能力”。

目前，高中信息技術(shù)課教學(xué)多是各種軟件的操作，很少觸及蘊(yùn)含計(jì)算思維的思想方法。在已有的關(guān)于計(jì)算思維的文獻(xiàn)資料中，多應(yīng)用于算法及程序設(shè)計(jì)等方面的教學(xué)中，因此，我們應(yīng)當(dāng)在更多的教學(xué)內(nèi)容中挖掘計(jì)算思維思想，從更多的角度和更廣的范圍內(nèi)訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算思維能力。

一、結(jié)構(gòu)化思想的遷移應(yīng)用

結(jié)構(gòu)化是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的重要思想之一，從馮·諾依曼的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，到信息的數(shù)字化，以及算法與程序設(shè)計(jì)等，無(wú)不體現(xiàn)著結(jié)構(gòu)化思想，因此，結(jié)構(gòu)化思想是計(jì)算思維的基本要素

之一。

我們可以通過(guò)約簡(jiǎn)、抽象特征等計(jì)算思維思想，將非結(jié)構(gòu)化信息轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化信息。同時(shí)，可以將“結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想”遷移到其他問(wèn)題的解決中。

例如：張女士孩子已經(jīng)上大學(xué)，為改善自己的居住條件，想在某樓盤(pán)買(mǎi)房。售樓員推薦7號(hào)樓的一套房子，推薦語(yǔ)如下：

7號(hào)在小區(qū)“樓王”位置，景觀(guān)好；距離X中學(xué)步行5分鐘；經(jīng)理在這棟樓共預(yù)留了8套，現(xiàn)在僅剩2套，且昨天已有客戶(hù)意向訂了一套；這套房還贈(zèng)送陽(yáng)臺(tái)面積；價(jià)格上稍高于其他樓，這棟樓均價(jià)為9500元/m2，其他樓有9000元/m2、8500元/m2。

那么，我們是否應(yīng)該相信售樓員的推薦理由呢？

此問(wèn)題看似與“計(jì)算”無(wú)關(guān)，但若利用結(jié)構(gòu)化思想分析可以這樣做：

首先按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中的“自頂向下，逐層分解”，利用信息的特征，將一個(gè)大問(wèn)題分解為若干小問(wèn)題；其次再將小問(wèn)題細(xì)化，得出解決方案。

具體的分解與解決方案如下：（如圖1）

二、用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)探究社會(huì)現(xiàn)象

假如世界上有三種人：善良的老實(shí)人、正直的聰明人和兇惡的壞人。三種人兩兩相遇時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“合作”或“戰(zhàn)爭(zhēng)”，合作時(shí)雙方共存，戰(zhàn)爭(zhēng)則一方消亡或雙方一起消亡。三種人相遇的結(jié)果如下：

若有很多這樣的人兩兩隨機(jī)相遇，請(qǐng)預(yù)測(cè)按照上述相遇結(jié)果，最后世界上會(huì)剩下哪種人。

這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)程序來(lái)模擬真實(shí)事件，進(jìn)行預(yù)測(cè)。

分別用三個(gè)變量來(lái)代表老實(shí)人、聰明人以及壞人，利用隨機(jī)函數(shù)控制每個(gè)人移動(dòng)方向和距離，當(dāng)兩兩相遇時(shí)，按上述規(guī)則進(jìn)行三類(lèi)人人數(shù)的增加或減少。通過(guò)模擬可以看到，通常最先消失的是善良的老實(shí)人，而留到最后的是正直的聰明人。

計(jì)算思維是高中信息技術(shù)課堂的靈魂，是構(gòu)建新型信息技術(shù)課堂的基石。在課堂中要注重將隱含的計(jì)算思維說(shuō)清、講明，并指導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用，通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的思維，逐步實(shí)現(xiàn)以知識(shí)為載體，實(shí)現(xiàn)思想、方法的傳授和培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳國(guó)良，董榮勝.計(jì)算思維的表述體系[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（12）.

[2]李藝，鐘柏昌.重構(gòu)信息技術(shù)課程：從經(jīng)驗(yàn)選擇走向思想投射[J].中學(xué)政治及其他各科教與學(xué)，2016（1）.

[3]李廉.以計(jì)算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向深化大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（4）.

？誗編輯 張珍珍