《程序設計初步》教學中計算思維的培養

馮立勇

摘 要：在現代信息技術的背景下，計算思維作為一個重要的思維方式，是人類認識世界、改造世界的重要方式之一，被越來越多的學者研究探討。計算思維是運用計算機科學的概念去解決問題，設計系統和理解人類的行為，對于中學階段而言，計算思維的培養已經成為信息技術教育的新模式。因此，培養學生的計算思維要與程序設計相結合，通過引導學生參與真實的項目實踐，體驗解決問題的完整流程來幫助學生培養計算思維，同時還能提升學生的自主創新能力。

關鍵詞：程序設計初步;計算思維;培養方式;策略研究

信息技術的高速發展，影響著學生的生活和學習，學生在學習過程中，更喜歡通過互聯網找尋問題答案，計算機已經成為一個不可或缺的必需品。在計算機教學中，處于初中階段的學生，已經開始接觸程序設計，由此可見計算機思維的培養已經融入學生的生活與學習之中了。培養學生系統的計算思維有利于學生掌握科學的知識框架和結構，同時也有利于提高學生分析、解決問題的能力，從而達到提升學生思維能力均衡發展的目標。除此之外，計算思維對于培養創新人才具有重要意義，能讓學生的思維邏輯更加細致，從多角度全方位思考問題。由此可見，計算思維對于實現義務階段的素質教育具有重要作用。

一、計算思維與算法概述

計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為。它主要包括涵蓋計算機科學的一系列思維活動。隨著計算機思維的提出與深入，人們更加關心如何應用計算思維更科學、有效地去解決實際問題。因此，計算思維能力的培養成為信息技術教育的新趨勢。編寫程序解決實際問題，首先應確定解決問題的思路和方法，然后寫出正確的求解步驟，這些求解方法和步驟當然要計算機能理解和識別，這就是算法。因此我們可以說算法就是計算機理解與識別的解決問題的方法和步驟。由此可見，算法和程序設計是發展和提升計算思維的重要途徑，在教學過程中，教師要注重使用多種形式來增強學生計算思維，使學生逐漸養成計算思維。

二、如何在教學過程中培養學生的計算思維能力

（一）采取任務驅動模式，激發學生計算思維

教師要提前設計好教學方案，合理布置教學任務，這是保證課堂教學效果的前提條件。教師在程序設計課程教學時，可以使用驅動策略法，這種方法是教師根據學習內容給學生布置任務，當學生完成一個學習任務，就掌握了任務中包含的知識點。教師在設計學習任務時，要遵循一定的規則要求：第一點，教師在設計學習任務時，要注重任務的探究性，保證學習案例的有趣、鮮活，讓學生在一個輕松有趣的學習情境中學習知識;第二點，教師在設計學習任務難度時要考慮到班里每個學生的學習實力，根據不同學生設計不同的任務梯度，讓學生在學習中層層提高，最終達到高階學習;第三點，教師設計教學任務時要考慮課前與課中任務的結合，課前任務重點在于基礎知識的檢查學習，課中任務在于學習效果檢測和拓展作用。

本文以程序設計課程中的“程序的分支結構”為例，設計了下面三個學習任務。

例1：猜數游戲。在日常生活中，我們經常會碰到猜謎游戲。在此需要設計一個VB程序，如果我們輸入答案，怎樣判斷答案的正確性，并將其顯示出來。

例2：猜體重程序通過程序設計對于猜的體重數不同，分別顯示“猜高了，再猜猜”“猜低了，再猜一次”“聰明，猜對了”。

例3：天氣預報程序。在一個程序里輸入晴天概數，如果結果比10大就歸為晴天，反之為陰天。（晴天用小太陽表示，陰天用云朵表示。）

上述所提的例1是通過用游戲方式讓學生學習條件句式，激發學生的學習興趣;例2是對例1的升級，給猜數程序賦予一定的生活氣息;例3則是在前兩個例題的基礎上進一步提升，將程序設計與學生實際生活聯系起來，使程序設計擁有實際意義。例1是課前任務，是學生用來打基礎的，教師要注意引導學生使用計算思維去思考相應的問題;例2是課中任務，主要作用是檢查學生學習成果;例3是最后的拓展任務，主要作用是拓寬學生知識面，培養學生的計算思維，提高學生自學新知識的能力。經過以上幾個過程，學生的思維能力就能得以有效激發。

（二）拓展提升教學理念，培養計算思維能力

我國廣東省在義務教育大綱中，對信息技術課程教學定位是培養學生信息技術應用的初步階段。然而，在實際教學中，很多教師忽略培養學生的高階思維能力，將教學重點放在基本概念和操作技能上，教學內容大多來源于課本教材，沒有幫助學生養成思考解決問題的思維，沒有達到提高學生計算思維層次的教學目的。學生在學習中只是單純學習了一些操作技能，沒有切實掌握認識世界、改造世界的思維方式。因此，教師在教學時，要轉變傳統理念，樹立計算思維理念，注重引導學生學習，啟迪思想，讓學生在學習中發現問題、解決問題。所以，教師在教學中要多使用實驗教學法、探究式教學法等，這些方法對于培養學生計算思維都有很大的作用。

比如，在順序結構項目教學中，如果需要計算一個圓的面積，教師要引導學生思考：計算圓的面積，首先要知道什么？根據圓形的面積公式，學生就會得出，首先需要先得出半徑的值，在此基礎上才能計算出圓形的面積，這種順序是不能夠顛倒的，在這一過程中，教師就可以引導學生形成計算思維。在輸入圓的半徑的過程中，可以采用多種輸入方法，如利用文本框或者是賦值語句，這一過程教師可以引導學生自己操作，并自主選擇輸入方法，進而在提升學生計算思維的同時，加強學生自主創造能力的提升。

又如，在利用計算機解決問題時，往往需要重復執行一些操作，這個時候就需要循環結構的程序來實現。如下面這一問題：畫出來一個半徑為100、200、300至2000的同心圓。在解決這一問題的過程中，教師可以引導學生這樣思考：之前學過的窗體的Circle方法，每調用一次Circle可畫一個圓，如果要畫出半徑不同的同心圓，是不是需要每一個圓都需要寫一行Circle呢？此時，教師可以引入循環結構來處理這一問題。尤其要將該程序涉及的關鍵之處：使用一個For-Next循環語句來實現重復畫圓，準確地傳授給學生，使學生能夠正確學會循環結構的應用，并在此基礎上，不斷提升自身的計算思維能力，增強初中信息技術課程教學的效果。

（三）設計相關學習活動，培養學生計算思維

教師可以根據教材中各個模塊對于計算思維培養的不同側重點，圍繞某一個或者多個計算思維的培養點，設計相關的活動任務或者是主題，從而明確活動的基本流程和步驟，制定出相應的評價方法和評價標準。教師要引導學生領悟知識的內涵，掌握一定的實際操作技能，了解基本的計算機操作原理，能夠熟練操作的相關技能，促進學生的思維遷移，把各個知識點聯系起來，形成知識網，從而有效地培養學生的計算思維能力。

例如，在利用計算機解決實際問題的過程中，往往需要根據不同的情況來完成不同的任務，這是可以利用程序的分支結構來解決問題。例如我們需要比較兩個數的大小，并且要把其中較大的一個數顯示出來，那么怎樣應用程序來實現呢？這時，教師要引導學生使用計算思維來解決這一問題：如果要比較兩個數的大小，那么首先需要輸入這兩個數，可以使用兩個文本框，比較的結果是其中顯示較大的一個數，其也可以使用文本框，然后，這兩個數的比較過程可以放在按鈕的Click事件中實現。在這一過程中，教師進行有效的引導，能夠使學生的計算思維得到進一步提升。

（四）加強程序知識傳授，訓練學生計算思維

程序設計是計算機課程的標志概念，從一開始的抽象難懂，到現代的具體、簡易、大眾，由此可見程序思想已經基本普及。初中階段引入的程序設計知識主要以VB高級語言為主，程序知識能幫助學生提高計算思維，同時它的三種經典結構將學生比較混亂的思維整合到一起，引導學生的思維按照一定的順序和結構解決問題，養成科學的思維方式。因此，信息技術教學中的程序設計是可以幫助學生發展計算思維的，教師在日常教學中要多引導學生使用程序思維去解決問題。如流程圖就是程序設計教學的重點內容，通過這一部分內容的學習，能夠使學生逐漸養成程序思維，教師在教學過程中，可以適當增加這一部分內容的練習，進而訓練學生的程序思維，提升學生的計算思維能力。

例如，為了發展學生的計算思維能力，教師可以提出一個簡單的項目，然后和學生一起研究應該怎樣編寫程序。如提出以下問題：假設同學們剛剛進行了語文和英語測驗，現在要求編寫一個程序，輸入某個同學的語文和英語測驗成績，這樣就能夠計算出兩個科目的總分，那么在這個程序設計中會用到什么語句呢？教師可以引導學生進行分析：如果想要實現這個程序，要輸入的就是語文和英語學科的成績，輸出的內容就是總分，因此用三個文本框就能夠實現，然后相應的文字描述使用三個標簽，計算總分和退出兩個按鈕就可以了。在這一項目教學的過程中，教師要引導學生思考如何才能將總成績計算出來，并通過怎樣的語句才能夠保證問題的實驗，學生通過思考，能夠有序地提升自身的計算思維，并通過實際操作有效地提升學生的程序設計能力，進而促進初中程序設計教學的效果和水平。

總而言之，當代學生的成長離不開計算思維、計算機科學構建的生活環境，因此教師要轉變教育理念，培養學生的系統思維、程序思維、數據處理思維。除此之外，教師要真實把握三大思維的內在關鍵，把計算思維作為其他學科學習的支撐，同時也要注重實踐教學，將各個學科緊密聯系到一起，形成一個完整的知識網絡，培養出符合素質教育的創新型學生。

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編輯 魯翠紅