高中信息技術算法思維課例教學實踐及反思

摘 "要 "隨著高中信息技術學科的高速發展，教育部明確規定高中信息技術學科核心素養包含算法思維，算法思維的培養可以提高學生的邏輯思維和形式運演能力，從根本上提高學生解決問題的能力。

關鍵詞 "高中信息技術；算法思維；核心素養

中圖分類號：G633.67 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）01-0095-04

0 "引言

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》將算法思維列為計算機學科的核心素養之一。算法思維的本質在于抽象，即是生活中實際的問題用概念或者建模等方式進行抽象表達描述。普通高中信息技術課程明確提出算法思維，關鍵是要學生將算法思維完成從無意識到有意識的轉變，主動地利用算法思維去解決實際問題[1]。算法思維不僅僅指計算機編程，任何思維都是不可直接教和傳授的，而是需要在生活中不斷地培養、領悟、積累。算法思維是人的思維，不是計算機的思維。

1 "算法思維的定義

算法思維是解決問題的思維方法，信息處理的過程即是利用算法思維去解決問題的過程。程序設計的算法思維中也有容錯、糾錯的方式幫助保護系統和編譯，都有從時間和存儲方面的考慮，提出更高效算法的要求，目標都是使程序或者解決方案以螺旋上升的狀態不斷完善。可以把算法思維看成人與計算機共通的思維方法。算法思維的學習建立在學生邏輯思維水平和形式運演能力的基礎之上，算法思維的本質就是要能夠清楚地說明其規則，能將一個復雜的問題轉化成幾小塊并將其進一步簡化，也是數學、科學和設計領域的一項重要技能[2]。

2 "算法思維的意義

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》明確指出：高中信息技術的核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息責任這四個方面。特級教師李冬梅總結信息技術學科思維方式的特點：細致的分析性、整體的結構性、嚴謹的推理性和精確的計算性等[3]。身處信息時代的學生還必須掌握另外的兩種思維方法：批判性思維和算法思維。具有算法思維的人在解決任何問題或完成任何任務時都會意識到任何問題都有起點、終點、邊界和限定范圍，哪怕是沒有最直接的方式完成目標，也能夠快速地用算法思維分析，然后按部就班地解決問題或者完成目標[4]。高中學生通過算法的學習，可以建立良好的形式運演能力，借助程序語言、偽代碼、流程圖等形式進一步把握算法內涵，并將此類思維模式運用到生活和學習中去，從而提高形式邏輯能力。

3 "算法思維教學案例實踐：初識程序與設計算法

【授課時間】2020年11月12日。

【授課對象】云南省西雙版納傣族自治州第二中學高29～34班。

【教材】《信息技術基礎》（廣東教育出版社）。

【教學內容】第四單元第一節“編制計算機程序解決問題——初識算法”

【授課地點】電教樓電腦教室。

【教材分析】本章圍繞“編制計算機程序”展開，對學生而言是計算機領域的新天地、新模塊。本節課是本章的第一節課，是讓學生了解計算機程序，并且對程序的靈魂即算法有一個根本性的認識，讓學生對計算機程序產生濃厚的興趣，為學習后面的章節編制程序解決實際問題等打下堅實的基礎。

【學情分析】高中生生理、心理發展的不平衡性，造就了高中生心理過程的種種矛盾和沖突，表現出一種成熟前的動蕩性。例如：他們思維敏銳，但片面性較大，容易偏激；他們熱情，但容易沖動，有較大的波動性。因此，要把握課堂節奏，激發學生的熱情，努力引導他們按照設定的教學思路完成任務。在知識和能力方面，他們有一定的計算機操作和理解能力，但是對于程序領域的新思想，暫時只是停留在對于生活上的理解。好在程序算法是比較接近生活中的流程思想的，教師可以盡可能地列舉生活中有關流程的實例，幫助學生理解算法。

【教學方法】本節課采用以學生為中心的教學策略，在教學方法上以任務驅動法為主，同時采用激趣視頻引入、情境模擬、游戲滲透、直觀教學等教學方法。

【知識與技能】認識算法的概念，理解算法的性質。理解計算機領域的經典算法：二分查找算法、排序算法思想。理解算法是程序的靈魂。

【過程與方法】用游戲展示大腦運行過程，通過場景模擬，讓學生實際演繹計算機程序運行的過程，體驗計算機思維和人的思維的區別，順利地將人的思維轉化為計算機運行的思維。

【情感態度與價值觀】培養學生進一步學習程序設計的興趣，培養學生從生活中提取算法的意識。

【教學重點】掌握算法的概念，理解算法是程序的靈魂，理解算法的性質，理解計算機領域的經典算法：二分查找算法、排序算法。采用案例分析、任務驅動、游戲滲透、場景模擬等方法突破重點。

【教學難點】人的思維轉化為計算機運行的思維，理解查找排序算法的計算機運行方式，讓學生參與模擬計算機運行的過程，一步一步，通過生動形象的體驗過程，知道計算機內部是如何計算的，從而實現思維轉化。

【教學過程】見表1。

【教學反思】由于本節課的內容是學生從未接觸的內容算法，同時對學生的理解能力、邏輯能力有較高要求，因此，本節課應用很多實例來促使學生感受理解和消化教學內容。因為這是理解性比較強的一堂知識內容，而學生的理解能力參差不齊，所以只有在接受能力強的班級才能作為一節課講解；對于其他班級的學生，如果他們接受慢，就只能分為兩節課講解。

4 "教學案例反思

本案例有很多成功之處，引入環節采用有趣、震撼的視頻，充分引起學生的興趣；緊接著判斷質數，從自然語言的描述，到用流程圖加偽代碼描述，再到用Excel環境的簡單編程實踐，讓學生充分感受算法思維的神奇，切切實實地感受計算機算法，讓計算思維從理解到實踐。用算法優化過程，讓學生不斷地按照算法的思維模式去運算和改進，找出程序的漏洞并加以修正，提高學生發現和解決問題的能力。用自編視頻展示冒泡排序法，并讓學生模擬體驗，能充分幫助學生對于計算機算法思維模式的理解。最后，教師用自編程序展示有趣的小游戲，提高學生的興趣，也為后面的學習做好鋪墊，揭開程序算法的神秘面紗。

5 "結束語

學習的目標就是解決問題，高中階段的學習更應該培養學生解決問題的能力，算法思維的本質就是解決問題的思維。算法思維是信息時代社會公民的必備品質，是計算機科學的核心素養之一，是計算機思維和人類思維的共通思維。信息技術中的程序與設計的學習是算法思維的一種培養方式，程序語言只是工具，算法才是程序與設計的靈魂。

參考文獻

[1] 林振平.高中信息技術教育中的算法思維培養研究

[J].中國現代教育裝備，2013（16）：16-17.

[2] 梁健.程序設計教學中培養中學生計算思維的實踐

與思考[J].科技資訊，2015（7）175-176.

[3] 林沉.淺談在中學信息技術課程中培養學生的算法

思維[J].新課程導學，2018（27）：45.

[4] 祝緩.高中信息技術課程教學中計算思維培養研究

[D].廣西：廣西師范大學，2018.