編程，讓初中生的思維品質(zhì)悄然提升

朱艷

【摘? 要】作者結(jié)合實(shí)際工作詳細(xì)闡述了編程教學(xué)對初中生思維品質(zhì)的具體影響：提升了學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)造性思維能力、預(yù)見性思維能力、獨(dú)立性思維能力，肯定了編程教學(xué)對初中生的正向影響。編程教學(xué)是一項(xiàng)應(yīng)該推廣的工作，但如何在不增加學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)的情況下把這項(xiàng)工作開展好，是一個需要深入思考研究的課題。

【關(guān)鍵詞】編程;思維品質(zhì);初中生

教育是什么？《說文解字》中對“教育”的解釋是：“教，上所行，下所效也”，“育，養(yǎng)子使作善也”。比對教育的概念，編程教學(xué)好像只能算是茫茫“教”海的一條溪流。有哲學(xué)家說，“存在，即合理”。那么編程教學(xué)對初中學(xué)生的教育意義在哪里呢？筆者在組織江蘇省信息學(xué)奧林匹克競賽初賽及復(fù)賽這項(xiàng)工作中，在對部分初中參賽選手的數(shù)學(xué)成績進(jìn)行持續(xù)觀測后，驚喜地發(fā)現(xiàn)編程這一“小眾”的技能學(xué)習(xí)會給那些學(xué)生打開一扇門，開啟一個全新的世界，助他們自信地走向自主學(xué)習(xí)之路。究其根本，我認(rèn)為還是編程提升了他們的思維品質(zhì)，量變引起了質(zhì)變。

百度百科上是這樣描述思維品質(zhì)的：“人們在思維活動過程中表現(xiàn)于不同方面的特點(diǎn)及其差異，就構(gòu)成其思維品質(zhì)。”思維的主要品質(zhì)有很多，比如：思維的邏輯性、廣闊性、深刻性、獨(dú)立性……個人認(rèn)為編程教學(xué)會對學(xué)生思維的邏輯性、創(chuàng)造性、預(yù)見性、獨(dú)立性產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的影響。

一、編程提升了學(xué)生邏輯思維能力

我們經(jīng)常用“靈”這個字來評價(jià)一個聰慧的孩子，這樣的孩子顯著的特征是很會隨機(jī)應(yīng)變、見“招”拆“招”，根據(jù)不同的情境解決問題。世間有萬事萬物，但是這萬事萬物之間皆有關(guān)聯(lián)，如何關(guān)聯(lián)？邏輯是橋梁。初中階段是編程學(xué)習(xí)的初級階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了程序的三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)是依據(jù)問題的求解的關(guān)鍵值來安排進(jìn)程，比如為了最終解決問題，需要先做什么后做什么;選擇結(jié)構(gòu)則是用來賦予計(jì)算機(jī)以“決策”的能力，就需思考如何設(shè)計(jì)好條件表達(dá)式，讓計(jì)算機(jī)有更多的“選擇”權(quán)，更具智能;至于循環(huán)，則更需要學(xué)生具備火眼金睛，他們需要從題干中提煉出諸如：循環(huán)多少次結(jié)束？循環(huán)執(zhí)行什么？除了循環(huán)設(shè)計(jì)外，還需要綜合考慮循環(huán)之前的準(zhǔn)備工作，以及循環(huán)之后的結(jié)束工作。事情的發(fā)展順序，解決問題的方法及步驟，學(xué)生都需全盤考慮。邏輯在哪里？個人認(rèn)為藏在問題分析的過程中，藏在解決問題的運(yùn)籌帷幄中。編程解決問題，問題不再是平面的文字，它們被學(xué)生轉(zhuǎn)化為各種立體的線索，最終他們用計(jì)算機(jī)語言去表達(dá)，去實(shí)現(xiàn)。

二、編程提升了學(xué)生創(chuàng)造性思維能力

何為創(chuàng)造力？創(chuàng)造力，是人類特有的一種綜合性本領(lǐng)。創(chuàng)造力是指產(chǎn)生新思想，發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新事物的能力。學(xué)編程的學(xué)生們都有一股子不服輸?shù)膭艃骸Ｍ瑯咏鉀Q一道題，比如搜索類的經(jīng)典問題迷宮，有的學(xué)生用深搜去解決，有的學(xué)生有寬搜解決。用寬搜算法解決的，又有學(xué)生用STL去寫代碼，有學(xué)生用數(shù)組模擬隊(duì)列去寫代碼。洛谷上有各種題解，想要“學(xué)習(xí)”他人的代碼是特別容易的事。但是，他們更樂于去寫有自己的思想與方法的代碼去解決問題。他們更享受自己原創(chuàng)的題解，通過洛谷管理員的審核，與更多志同道合的人去探究、去碰撞、去創(chuàng)造。他們用計(jì)算機(jī)“聽”得懂的語言，去征服計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)幫助他們解決看起來“紛繁復(fù)雜”的問題。科技強(qiáng)國，在人工智能高速發(fā)展的今天，這群孩子步伐堅(jiān)定地朝著遠(yuǎn)方走去。他們深知，代碼是有靈魂的，COPY的代碼是沒有生命力的。通過自己的代碼去改變世界，是他們在編程解決若干題后被喚醒的夢想。實(shí)踐，讓夢想不再遙不可及。

三、編程提升了學(xué)生預(yù)見性思維能力

預(yù)見性是指一個人對事物發(fā)展的預(yù)判和前瞻。一個人預(yù)見性的強(qiáng)弱往往決定著一個人的能力大小。學(xué)習(xí)編程會提升學(xué)生的預(yù)見性思維能力？在我關(guān)注“教師們怎么教，學(xué)生怎么學(xué)”的過程中，發(fā)現(xiàn)了一個有趣的算法：遞推算法，這個算法讓我聯(lián)想到預(yù)見性這三個字。遞推算法是根據(jù)事物發(fā)展的規(guī)律，找到其遞推關(guān)系式，然后編程解決相關(guān)問題。比如爬樓梯問題、兔子繁殖問題，經(jīng)過推理發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)是斐波拉契數(shù)列規(guī)律相似。

在這一節(jié)全區(qū)初中教學(xué)公開課上，教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)流程，學(xué)生推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，最終發(fā)出這樣的感悟：大自然太神奇、人類太偉大了，推理可以發(fā)現(xiàn)規(guī)律，但規(guī)律并不局限于某一事物發(fā)展規(guī)律。由此發(fā)散出去：人所生活的物質(zhì)的世界，規(guī)律、定理也一定不僅局限于某一事物。比如能量守恒定理，有得必有失;比如月滿則虧，水滿則溢，房價(jià)股價(jià)漲跌皆有其規(guī)律。有專家說計(jì)算機(jī)科學(xué)的盡頭就是哲學(xué)，經(jīng)典算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)家智慧的結(jié)晶，系統(tǒng)的算法學(xué)習(xí)必然會給學(xué)生們帶來更多的頭腦風(fēng)暴，讓他們對這個世界有更高層次的認(rèn)識。

四、編程提升了學(xué)生獨(dú)立性思維能力

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：在學(xué)科學(xué)習(xí)中學(xué)得輕松且高效的學(xué)生都有這樣的特點(diǎn)：他們善于獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題。他們在課堂上，眼里有光，胸中有竹，他們的思維是具有很強(qiáng)的獨(dú)立性的。具有獨(dú)立性思維品質(zhì)的學(xué)生，他們在學(xué)科學(xué)習(xí)上游刃有余。為什么說編程可以提升學(xué)生的獨(dú)立性思維能力呢？比如，學(xué)生用編程解決一道這樣的數(shù)學(xué)題：

“有一次，小魚要從A處沿直線往右游，小魚第一秒游7米，從第二秒開始每秒游的距離只有前一秒的98%。有個極其邪惡的獵人在距離A處右邊S米的地方，安裝了一個隱蔽的探測器，探測器左右X米之內(nèi)是探測范圍。一旦小魚進(jìn)入探測器的范圍，探測器就會在這一秒結(jié)束時把信號傳遞給那個獵人，獵人在一秒后就要對探測器范圍內(nèi)的水域進(jìn)行抓捕，這時如果小魚還在這范圍內(nèi)就危險(xiǎn)了。也就是說小魚一旦進(jìn)入探測器范圍，如果能在下1秒的時間內(nèi)馬上游出探測器的范圍，還是安全的。現(xiàn)在給出S和X的數(shù)據(jù)，請你判斷小魚會不會有危險(xiǎn)，如果有危險(xiǎn)輸出Y，沒有危險(xiǎn)輸出N。”在編程之前，他們得首先從題目中提煉關(guān)鍵字，找出解決問題的核心。在這個階段，平面的文字并不利于分析問題，學(xué)生們會使用數(shù)學(xué)中常用的辦法——畫圖。

圖畫出來之后，才能更快捷地找出解決問題的關(guān)鍵：小魚花了多少時間游至探測器邊界（速度會衰減），進(jìn)了區(qū)域之后，小魚1秒游行的路程是否能超出探測器區(qū)域，如果未能沖出探測器區(qū)域小魚即是有危險(xiǎn)的，否則就是安全的。

有了解題思路，接下來就是思考如何用程序去實(shí)現(xiàn)，在程序編制中，學(xué)生需要考慮抽象幾個變量，需要用什么程序結(jié)構(gòu)……程序編制出來，還需要進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試成功后，在線評測測試是不是對任何給定的S與X，都能得到正確的解。如果未能，還需思考是否在某些細(xì)節(jié)上未能考慮周全，比如本題中探測器所在的位置在距離A點(diǎn)7米以內(nèi)，小魚是絕對有危險(xiǎn)的。這是一道模擬算法題，學(xué)生在學(xué)完順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)后可完成。洛谷此類題萬千，教師不可能一一講解，學(xué)生們要體驗(yàn)Accept的成就感，只能通過學(xué)習(xí)借鑒教師的解題方法，獨(dú)立思考，勤于實(shí)踐。積跬步而至千里，方法、知識融會貫通后，遷移將是自然發(fā)生的。筆者對我區(qū)某初中參加信息學(xué)奧林匹克競賽的二十多個學(xué)生的數(shù)學(xué)成績進(jìn)行持續(xù)觀測后發(fā)現(xiàn)，這些學(xué)生數(shù)學(xué)成績提高率比沒有參加競賽的學(xué)生的提高率高出20%。

五、結(jié)語

任何一門學(xué)科，對學(xué)生的影響都是“潤物細(xì)無聲”的，不是一蹴而就的。教師悉心地教，學(xué)生潛心地悟，才能感受程序的魅力，才能真正愛上編程，從而提升個人的思維品質(zhì)。編程教與學(xué)從來就不是一件功利的事，而是教師與學(xué)生皆漸入佳境的事。唯有熱愛，才能發(fā)現(xiàn)其間的樂趣，體會其中的益處。作為通州區(qū)教師發(fā)展中心的信息技術(shù)研訓(xùn)員，我將竭盡所能地培養(yǎng)更多熱愛編程教學(xué)、專注于編程教學(xué)研究的教師，進(jìn)而為更多的學(xué)生打開代碼世界的大門，幫助他們找到開啟提升思維品質(zhì)的鑰匙。

參考文獻(xiàn)：

[1]蕭浩輝.決策科學(xué)辭典[M].人民出版社，1995.

[2]傅騫，解博超，鄭婭峰.基于圖形化工具的編程教學(xué)促進(jìn)初中生計(jì)算思維發(fā)展的實(shí)證研究[J].電化教育研究，2019（4）.

（責(zé)任編輯? 范娛艷）