如何在算法教學中提升學生的計算思維

李斯斯

摘 要：在當前核心素養的新時代下，高中信息技術課程《算法與程序設計》作為培養學生信息技術核心素養的主要課程，在教學中如何建構基于核心素養的教學觀，如何通過課程的開展幫助學生全方位地提升信息技術學科的核心素養，成為當前學界探討的重點。結合算法教學的具體實踐策略來探討如何通過算法教學提升學生的計算思維。

關鍵詞：高中；信息技術課程；算法教學；核心素養；計算思維

一、信息技術核心素養與算法教學意義綜述

為了讓學生更好地適應當前信息社會，掌握基本的信息技術技能，形成良好的個性發展和能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，教育部提出了核心素養這個概念。按照當前教育部對課程的定義培養學生的信息技術核心素養，即具備信息意識、計算思維等基本素質，形成數字化學習和創新的習慣、認識了解信息社會責任并融入當前飛速發展的信息社會。

《算法與程序設計》課程作為提升學生計算思維的入門課程，著重介紹了枚舉算法、解析算法、冒泡排序、選擇排序、順序查找、對方查找和遞歸算法等基本算法。在計算機科學的學習中，算法的重要性是眾所周知的，當前多種教育理論都將算法教學作為計算機教學的基礎和重點，算法不僅是程序設計的依據，同時也是組成程序設計語言的主要描述手段。加強算法教學不僅可以直接提升學生的計算思維素質，而且良好的算法基礎對于提升學生其他方面的信息技術核心素養也有著固本筑基的作用。

二、高中學生算法教學面臨的主要問題

一是目前高中學生接受能力差異大，教學容易讓教師看不到學生的實際掌握情況，不能及時發現問題。學生的自主探究能力差，大多數學生不會在課后彌補自己的基礎知識。二是教學內容難和課程體量大。對排序算法、查找算法和遞歸算法等，學生都是初次接觸，相對而言比較難學。浙江信息技術學科納入高考，加試題更是難懂，不僅涵蓋了課本上的基礎知識點，還會出現學生未知的一些知識。因此，教師需要花費更多的備課時間，同時還需要增加自身知識的廣度和深度，在授課過程中采取一定的教學策略提升學生的計算思維，以便學生在高考中游刃有余。

三、基于提升計算思維的算法教學實踐初探

1.將情景式教學融入算法教學課程中

由于計算思維是一種針對解決問題而產生的程序性思維，所以教師在進行算法教學時，相關情景式問題的帶入是十分必要的。擬真的情景式帶入可以讓學生真實地面對問題，解決問題，提升學習效率的同時也能提高學生的學習興趣。如在進行枚舉算法教學時，教師可以通過“韓信點兵”的問題來創設情景，開展教學：“按照韓信的描述，如果每3名士兵編為一隊，則最后余下1人；若每5名士兵編為一隊，則最后余下2人；若每7名士兵編為一隊，則最后余下2人。求韓信到底有多少士兵？（士兵總數不超過100）”這種問題的帶入形式可以幫助學生形象地對問題進行分析和判斷，進而通過現有的知識來對問題求解。在此基礎上，教師可以介紹有關“韓信點兵”在計算機算法中的具體表現，比如用流程圖進行教學。由于計算思維的對象是日常生活中出現的各種問題，所以教師可以利用情景模式的多樣性和實際性令學生在解決實際問題過程中使自身的計算思維得到切實提升。

2.多種符號表征下的算法教學

計算思維作為一種思維形式，其表達方式是多樣的，在傳統算法教學課程中，教師通常使用流程圖進行單一教學。流程圖的形式固然能夠幫助學生直觀地對算法模式進行理解和學習，但是在現實情況下，流程圖的形式在具體開展和操作過程中都會存在一定的局限性，有些過于復雜的算法表述形式通過流程圖來展示，但由于其復雜性展示，在教學過程中效果往往適得其反。所以教師進行算法教學過程中除了流程圖之外還可以通過多種符號表征的方法來綜合性地給學生展示算法流程，幫助學生對算法進行高效學習和實際應用。

比如，在進行冒泡排序算法教學時，教師除了在傳統流程圖展示的基礎上還可以采用N-S流程圖的形式向學生進行介紹（如下圖）。

可以看出，通過這種多符號表征方法來開展算法教學可以利用形式多樣的特點來向學生進行多種思維模式間的轉換訓練，可以有效地提升學生自身的計算思維。

綜上所述，計算思維作為當前高中階段信息技術學科核心素養中的重要環節，在教學過程中，教師只有通過積極地情景帶入和算法模式多樣性教學的有效開展，才能從根本上保障學生的學習效果。

參考文獻：

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