高中信息技術(shù)課程中如何養(yǎng)成計(jì)算思維

摘 要：計(jì)算思維是一種重要的科學(xué)思維能力，本文從講述計(jì)算思維的涵義出發(fā)，論述了高中信息技術(shù)課程中如何通過(guò)建立用計(jì)算思維解決問(wèn)題的方法模型養(yǎng)成計(jì)算思維。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)課程；計(jì)算思維；解決問(wèn)題；算法

中學(xué)信息技術(shù)課程的任務(wù)之一便是發(fā)展學(xué)生思維、鍛煉學(xué)生解決問(wèn)題的能力，將計(jì)算思維的探索和引導(dǎo)接入高中信息技術(shù)課程中能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，進(jìn)而深化認(rèn)知能力、擴(kuò)寬思考問(wèn)題的維度、提高學(xué)習(xí)知識(shí)的效率。

一、計(jì)算思維的含義

計(jì)算思維[1]的英文釋義是Computational thinking，顧名思義，即是將計(jì)算機(jī)的思維用在人的思考里。拓展開(kāi)來(lái)，便是我們用計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)概念、計(jì)算方法、語(yǔ)言邏輯等去思考、設(shè)計(jì)和解決人的問(wèn)題。

更形象一點(diǎn)，在超市里結(jié)賬時(shí)你會(huì)選擇哪個(gè)收銀臺(tái)，這是計(jì)算思維中的多服務(wù)器模型；當(dāng)你做飯時(shí)怎么安排食物操作的優(yōu)先順序，這是計(jì)算思維中的在線算法；當(dāng)你想要找到丟失的物件時(shí)會(huì)選擇原路返回，這是計(jì)算思維中回溯的方法；當(dāng)你今天需要去某個(gè)場(chǎng)合時(shí)，你會(huì)在出門前準(zhǔn)備好需要的各類物品，這便是計(jì)算思維中的預(yù)取和緩沖。因此，計(jì)算機(jī)思維其實(shí)已經(jīng)滲透到了生活的方方面面，同時(shí)，它可以幫助我們更好的建立科學(xué)的思維模型，從而更高效高質(zhì)的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。

二、通過(guò)信息課程養(yǎng)成計(jì)算思維

高中信息技術(shù)課程的計(jì)算思維滲透便是學(xué)習(xí)各類計(jì)算機(jī)方式方法和建模，借此逐漸提高學(xué)生認(rèn)知水平和計(jì)算機(jī)科學(xué)使用技能。

（一）建立用計(jì)算思維解決問(wèn)題的方法模型

計(jì)算思維最終的目的是通過(guò)建模等計(jì)算過(guò)程達(dá)到問(wèn)題最有效最優(yōu)化的求解方案。因此，養(yǎng)成計(jì)算思維的第一步，就是了解用計(jì)算思維解決問(wèn)題的一般方式，如圖所示。首先，便是將問(wèn)題的情境呈現(xiàn)出來(lái)，使之能夠使用工具如計(jì)算機(jī)等進(jìn)行解決；接著對(duì)問(wèn)題的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；之后，能夠?qū)?wèn)題情境抽象成一個(gè)模型；之后，通過(guò)一系列有序的步驟，將此類問(wèn)題（這個(gè)模型）的解決方案實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；通過(guò)實(shí)踐分析，判斷和識(shí)別出最有效的解決方案；最后，可將方案進(jìn)行深化推廣。

這便是運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的一般方式，在學(xué)習(xí)和生活中，遇到任何問(wèn)題，首先應(yīng)該去思考如何運(yùn)用此種方式方法來(lái)進(jìn)行問(wèn)題的分析、思考、解決等。久而久之，便能逐漸提高系統(tǒng)、科學(xué)的思維能力和思考習(xí)慣。

（二）運(yùn)用模型培養(yǎng)計(jì)算思維案例

本節(jié)通過(guò)一個(gè)算法問(wèn)題，運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的一般方法模型來(lái)體現(xiàn)如何培養(yǎng)計(jì)算思維的運(yùn)用能力。十個(gè)評(píng)委的打分中，去掉一個(gè)最高分、一個(gè)最低分，計(jì)算剩余的平均值，這即為選拔性比賽的一般規(guī)則，現(xiàn)在需要為這項(xiàng)規(guī)則設(shè)計(jì)算法。

1）運(yùn)用關(guān)注點(diǎn)分析法分析問(wèn)題，即將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單問(wèn)題的累積。如這道題中，將最終結(jié)果的計(jì)算簡(jiǎn)化為三個(gè)過(guò)程的累積：a.求和；b.選取最大值和最小值；c.計(jì)算平均值。

2）分析數(shù)據(jù)。這個(gè)過(guò)程需要進(jìn)行抽象，將S表示為分?jǐn)?shù)和，Max表示最大值，Min表示最小值，df是最終計(jì)算結(jié)果，平均數(shù)。

3）選取計(jì)算思維中合適方法進(jìn)行步驟的求解。a.采用累加法進(jìn)行數(shù)據(jù)求和；b.采用擂臺(tái)法進(jìn)行最大值、最小值查找。

4）展開(kāi)學(xué)習(xí)擂臺(tái)法。這一過(guò)程需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)檢索來(lái)進(jìn)行。

5）算法流程圖制作。這一過(guò)程可借助visio軟件，并且體現(xiàn)了構(gòu)造建模法。

6）程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。這一過(guò)程需要使用vb語(yǔ)言，并進(jìn)行上機(jī)調(diào)試，體現(xiàn)了糾錯(cuò)的驗(yàn)證方法。

（三）從教材學(xué)習(xí)中探究計(jì)算思維

“信息獲取的過(guò)程”是教材中“信息獲取”單元的一個(gè)模塊，它便運(yùn)用了抽象與分解的思維。所謂抽象便是從一個(gè)個(gè)例當(dāng)中抽象出一般模型，這個(gè)模型可以是實(shí)現(xiàn)過(guò)程、處理辦法等等；所謂分解便是將一個(gè)問(wèn)題分解成各個(gè)組成步驟，逐一進(jìn)行分析。除此之外，在計(jì)算機(jī)編程和人工智能的學(xué)習(xí)模塊中，一般將復(fù)雜的問(wèn)題分解成需要能夠被簡(jiǎn)單解決的小問(wèn)題，并且通過(guò)簡(jiǎn)單問(wèn)題的解決辦法類推出可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的算法，這便是計(jì)算思維中的轉(zhuǎn)化思維。

三、總述

計(jì)算思維是一種終生受益的思維方式，高中是人的一生學(xué)習(xí)能力最強(qiáng)，且養(yǎng)成思維最關(guān)鍵的時(shí)期。因此，在高中信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)中，應(yīng)著力建立運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的方式方法，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)計(jì)算思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊男才.基于計(jì)算思維的高中信息科技《算法與程序設(shè)計(jì)》教學(xué)探究[D].上海師范大學(xué)，2013.

作者簡(jiǎn)介：王瑞偲（2001-），女，漢族，四川內(nèi)江人，內(nèi)江市第六中學(xué)高2019級(jí)13班學(xué)生。