基于計(jì)算思維培養(yǎng)的問題教學(xué)法的有效應(yīng)用

明紀(jì)英

在2017年新頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，對計(jì)算思維的概念描述是“個(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。具備計(jì)算思維的學(xué)生，在處理信息過程中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問題、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(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案；總結(jié)利用計(jì)算機(jī)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”。可見，計(jì)算思維有助于培養(yǎng)學(xué)生最優(yōu)化解決問題的能力。那么如何有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力呢？需要將學(xué)生置于真實(shí)的問題情境中，親身經(jīng)歷探究和邏輯的思考過程，尋求問題解決方案，這樣才能獲得問題解決能力。[1]

目前采用問題教學(xué)法在程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，是有效落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的途徑之一，問題教學(xué)法就是在教學(xué)中設(shè)置問題或疑點(diǎn)，以解決問題為突破口，帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。而設(shè)計(jì)問題往往比回答問題更重要，是問題教學(xué)法順利進(jìn)行的前提。下面以程序設(shè)計(jì)這部分教學(xué)為例，闡述信息技術(shù)教師在程序設(shè)計(jì)章節(jié)教學(xué)時(shí)應(yīng)如何設(shè)計(jì)問題？[2]

一、針對知識(shí)的生長點(diǎn)、設(shè)計(jì)啟發(fā)性的問題

在課前，教師要充分地了解學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備程度、新舊知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系以及面對新問題具有的可擴(kuò)展的程度，找準(zhǔn)知識(shí)的生長點(diǎn)來設(shè)計(jì)啟發(fā)性問題，因?yàn)槿魏沃R(shí)都不是孤立的，都是由舊知識(shí)發(fā)展而來的。所以教師要鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，尋求解決問題的方法。同時(shí)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生能夠跳一跳夠得著。

例如：《timer控件的使用》這一課，授課教師為了引導(dǎo)學(xué)生了解timer控件的作用及相關(guān)屬性，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)設(shè)置了如下的問題：

問題1：timer控件在工具箱的什么位置？作用是什么？關(guān)鍵屬性有哪些？

問題2：Interval作用是什么？通過代碼說明來猜測，并建立事件來驗(yàn)證。

接下來，每組三個(gè)學(xué)生，分別將Interval屬性值設(shè)置成1000、500、200，并建立同樣的事件；通過觀察程序運(yùn)行結(jié)果，總結(jié)Interval的作用。[3]

本案例中，授課教師就很好地抓住了知識(shí)的生長點(diǎn)如案例中VB程序軟件中控件的作用及關(guān)鍵屬性。學(xué)生前期已有其它控件的學(xué)習(xí)方法（舊知），通過問題1引出新知—Timer控件的作用及關(guān)鍵屬性，加深學(xué)生對控件的認(rèn)知。接下來又通過問題2，引導(dǎo)學(xué)生用驗(yàn)證的方式理解新知的作用。

二、針對知識(shí)的重難點(diǎn)、設(shè)計(jì)思考性的問題

計(jì)算思維培養(yǎng)只有在學(xué)生思維的活躍狀態(tài)中，才能得到有效的發(fā)展。所以教師所提的問題一定要圍繞教學(xué)目標(biāo)，切合學(xué)生實(shí)際，緊扣教學(xué)重難點(diǎn)。在問題設(shè)計(jì)時(shí)，教師不僅要考慮提什么樣的問題，還要考慮為什么要提這樣的問題，提出的問題既不能過于淺白，沒有思考的余地，又不能太深，讓人難以琢磨，無從下手。因?yàn)槎叨疾灰滓饘W(xué)生的思考。教師應(yīng)根據(jù)教材重點(diǎn)和學(xué)生的實(shí)際提出深淺適度，具有思考性的問題。

例如：《Timer控件的使用》案例中，教學(xué)的重點(diǎn)是Timer控件的作用；難點(diǎn)是根據(jù)需求，合理設(shè)置Timer控件的屬性及與其它控件的綜合應(yīng)用。授課教師通過一系列的思考問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新知，突破重難點(diǎn)。

問題3：如果想通過command控件來控制Timer控件的啟動(dòng)，應(yīng)該如何建立并書寫代碼？

問題4：回憶咱們之前做的游戲控制器，它和貪吃蛇的游戲在操縱上有什么區(qū)別？

問題5：能否結(jié)合今天所學(xué)的timer控件，與Command控件組合實(shí)現(xiàn)貪吃蛇游戲的效果呢？嘗試先完成一個(gè)控制向下移動(dòng)的按鈕。

問題6：參考控制向下移動(dòng)的按鈕的思路，繼續(xù)完成一個(gè)控制向上移動(dòng)的按鈕。注意觀察程序運(yùn)行結(jié)果，分析為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的效果？

在這個(gè)案例中，教師圍繞教學(xué)的重難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一系列的問題，引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐過程中，邊思考邊探尋問題的答案，解決問題的同時(shí)，鞏固了新知。這一系列問題體現(xiàn)的是“將該問題的求解過程進(jìn)行推廣并移植到更廣泛的問題中”的計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)。

三、針對實(shí)際操作，設(shè)計(jì)指導(dǎo)性的問題

程序設(shè)計(jì)課程是一門實(shí)踐性課程，學(xué)生只有通過算法設(shè)計(jì)并由計(jì)算機(jī)語言實(shí)現(xiàn)來體驗(yàn)問題求解的思維方法訓(xùn)練，在教學(xué)中需要圍繞“問題”通過大量練習(xí)和實(shí)踐操作幫助學(xué)生建立計(jì)算思維、掌握程序設(shè)計(jì)方法、培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)能力，并最終運(yùn)用程序設(shè)計(jì)軟件來解決實(shí)際問題。

例：《猜價(jià)格游戲背后的秘密》一課中，授課教師為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解分支結(jié)構(gòu)中條件語句的作用，在綜合任務(wù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了如下的問題：

1.如果要系統(tǒng)先判斷b=a，然后判斷b

2.如果先判斷b

3.如果用戶輸入了10以外的整數(shù)了怎么辦？你會(huì)編寫相應(yīng)的程序代碼提示用戶輸入10以內(nèi)的整數(shù)呢？

在這個(gè)案例中，學(xué)生在初步了分支結(jié)構(gòu)的用法以及相應(yīng)的算法后，教師通過3個(gè)問題，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)深化分支結(jié)構(gòu)中條件語句的運(yùn)用，在修改完善程序時(shí)，更具有指導(dǎo)性，對理解分支結(jié)構(gòu)的算法及運(yùn)用分支結(jié)構(gòu)解決問題的思路有很好地引領(lǐng)作用。

四、針對定向思維，設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的問題

定向思維的特征是：“什么樣的問題我們都有經(jīng)驗(yàn)可循，不需要你去想其它的辦法；或者什么樣的問題都有一個(gè)框框，你不能打破這個(gè)框框”。而學(xué)生的思維變化是需要長期培養(yǎng)的。所以在教學(xué)過程，教師可以結(jié)合定向思維，設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的問題，引發(fā)學(xué)生的思維變化。

如：《隨機(jī)函數(shù)的使用—紅包探秘》一課中，教師首先讓學(xué)生體驗(yàn)搶紅包的游戲，出示問題：利用所學(xué)知識(shí)，分析這個(gè)小游戲是如何制作出來的？學(xué)生會(huì)給出思路，單擊按鈕，出現(xiàn)錢數(shù)。教師接著問：如何實(shí)現(xiàn)隨機(jī)的搶紅包的效果？引出隨機(jī)函數(shù)。最后在課堂延伸環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考：結(jié)合生活中“搶紅包”的游戲，如果讓你來設(shè)計(jì)搶紅包游戲，你會(huì)如何改進(jìn)？或如何制作“口令紅包”？ 在這節(jié)課里，學(xué)生結(jié)合生活中的搶紅包游戲，利用以前所學(xué)的按鈕、文本框、提示框控件，能夠?qū)崿F(xiàn)搶紅包的效果，但在此基礎(chǔ)上如何進(jìn)行創(chuàng)新，需要引導(dǎo)和訓(xùn)練。

總之，計(jì)算思維的培養(yǎng)是程序設(shè)計(jì)教學(xué)中很重要的目標(biāo)之一，通過精心設(shè)計(jì)的問題鏈，能夠引發(fā)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手實(shí)踐，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，達(dá)到良好地教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]馬雪英，王桂平.以能力為導(dǎo)向的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)體系[J]計(jì)算機(jī)教育，2011（4）：74-78.

[2]李瑞生，王秋云，安德智，等.計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)踐教學(xué)的改革與創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（4）：183-185，198.

[3]孫娜.基于問題學(xué)習(xí)的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)研究[J].科教縱橫，2013，（17）.