計算思維指導下的高中算法設計教學與實踐

俞靈杰

摘要：隨著素質教育的不斷發展進步，在高中教育階段不僅僅注重學生自身基礎知識的掌握和夯實，更應是應當從學生未來發展的角度出發，促進學生綜合素養的不斷提升。本文從計算機思維對于學生的幫助的角度出發，結合筆者的教學實踐，對于計算機思維指導下的高中算法設計教學做出了一些探索實踐。

關鍵詞：計算機思維;算法與程序設計;教學實踐

著名前微軟董事長兼CEO比爾蓋茨曾經說過：“編程可以幫助拓展你的思維，養成良好的思維方式，并且幫助你思考。這種思維方式是適用于所有領域的思維方式。”比爾蓋茨所說的思維方式就是計算機思維，計算機思維不僅僅可以鍛煉學生的邏輯思維、批判思維能力，更是可以讓學生在日常解決問題的過程中養成嚴謹的思維方式，并且將這種思維方式融入到其他學科的學習過程中，幫助學生提升學習效率和學習質量。

1 計算機思維對于學生的教育意義

1.1 促進創新，拓展思維方式

計算機思維顧名思義就是通過學生熟練運用計算機這一工具機型解決問題的思維方式，在高中階段利用計算機解決問題不僅僅是通過簡單的網絡搜索進行資料查詢，更是需要通過編程、程序設計等方式進行，程序設計不僅僅要求學生具備較強的計算機素養，還需要學生能夠將抽象的問題具象化，進而寫入到程序中，幫助學生進行問題的解決。編程實質上就是將思維可視化的過程，教師通過計算機思維的培養能夠讓學生在編程過程中逐漸的找出自身的思維漏洞，并且不斷的補足和完善。其次，計算機思維更是一種創新思維，計算機思維不局限于傳統的思維模式，而是需要學生字啊解決問題的過程中進行創造性的問題解決，這不僅拓展了學生解決問題的角度，更是可以驅動學生主動的進行問題的探究解決。

1.2 工程思維，驅動綜合提升

程序的設計編程可以說是一個系統的工程，不論是大項目還是學生設計的小游戲，都需要程序各個部門之間嚴謹的配合和運行才能夠保證整個程序的有效運行。因此，計算機思維可以看成是一種工程思維，工程思維的典型特征就是嚴謹性和邏輯性，這就需要學生在程序設計的過程中能夠對于自身作品的邏輯性有充分保證的同時也能夠減少整個程序BUG的出現，保證程序的嚴謹性。另一方面，計算機思維更是一種綜合性應用的思維，計算機思維不僅僅鍛煉了學生的計算機素養，更是在編程過程中涉及了數學、英語等多學科的知識，這些知識的運用十分有助于學生綜合運用知識能力的提升。

2 計算機思維指導下的高中算法設計教學策略

2.1 情景創設，啟發計算機思維

高中算法與程序設計課程的案例內容是和學生自身的實際生活息息相關的，因此筆者就會借助學生生活中的實際情景來進行課堂的導入，這樣不僅有利于降低學生的知識陌生感，更是可以讓學生在熟悉的情境中進行學習，驅動學生的主動性。例如，筆者在“順序結構”這一知識點教學過程中，就會通過情境來引導學生理解順序結構：“現在有兩個桶，一個桶能夠裝7升水，另一個桶則能裝5升水，怎么利用這兩個桶兩處6升水？”然后讓學生進行程序設計，學生在這一個熟悉的數學問題的情境中進行分析探究，不僅僅能夠深刻地理解算法對于程序設計的重要性，更是明白了操作步驟順序的重要性。

2.2 問題分析，鞏固計算機思維

問題分析能力是計算機思維的臨沂大重要的內容，教師在進行教學的過程中教師應當積極的引導學生進行問題分析，這樣才能夠逐步的明確學生解決問題的思路，讓學生遵循著分析問題的思路進行問題的解決。例如，筆者在進行“循環結構”這一知識點教學的過程中，筆者就會舉出經典的“水仙花數”來讓學生進行問題的分析，想要尋找出水仙花數，就必須要將一個整體的進行拆分然后進行重新計算，因此筆者就會讓學生自主的進行問題的分析，學生分析之后發現了兩個分析方法：“方法一：用循環窮舉所有的三位數并且逐步的拆解，然后用水仙花的定義進行判斷。方法二，用循環嵌套的思想窮舉組成三位數上的每個個位數上的素質，然后根據基本數字生成三位數，最后通過水仙花數的定義進行判斷。”這樣學生進行問題分析后總結出的方法能夠極大的鞏固學生計算機思維的養成。

2.3 合作交流，發展計算機思維

合作學習能力是高中階段學生必不可少的能力之一，教師在進行教學的過程中應當積極的引導學生進行合作交流，這樣不僅可以激起學生思維的活躍性，更是可以促進學生差缺補漏，不斷完善自身的思維能力。例如，筆者在進行“算法的初步認識”這一知識點的教學過程中，筆者就會通過課堂活動設計來讓學生進行討論：“有四瓶藥，每瓶藥有一百片，每片藥重1g，其中一瓶藥受潮導致每片藥的重量增加了0.1g，現在如何利用電子層來找出受潮的藥。”在設計清凈之后筆者會讓學生進行討論交流，先從多次稱重的方法來進行引導，最終引導學生通過一次稱重就可以找出受潮藥片。

3 結語

計算機思維就是學生未來發展的重要思維能力之一，計算機思維的本質就是能夠幫助學生逐步的解決問題的本質，在高中算法與設計教學過程中能夠明確的將解決問題的思維邏輯通過編程向學生進行展示，因此教師可以在進行教學的過程中逐步滲透計算機思維，促進學生的綜合素質的全面提升。

參考文獻：

[1] 張春然.基于計算思維的高中算法與程序設計教學初探[J].創新應用實踐，2019（04）.

（作者單位：浙江省諸暨市湄池中學）