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高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)論文
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)課程中如何通過建立用計(jì)算思維解決問題的方法模型養(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。拓展開來, 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)的分析問題、解決問題。
二、通過信息課程養(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)算思維解決問題的方法模型
計(jì)算思維最終的目的是通過建模等計(jì)算過程達(dá)到問題最有效最優(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)算思維解決問題的一般方式, 如圖所示。首先, 便是將問題的情境呈現(xiàn)出來, 使之能夠使用工具如計(jì)算機(jī)等進(jìn)行解決;接著對(duì)問題的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;之后, 能夠?qū)栴}情境抽象成一個(gè)模型;之后, 通過一系列有序的步驟, 將此類問題 (這個(gè)模型) 的解決方案實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;通過實(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)算思維解決問題的一般方式, 在學(xué)習(xí)和生活中, 遇到任何問題, 首先應(yīng)該去思考如何運(yùn)用此種方式方法來進(jìn)行問題的分析、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)通過一個(gè)算法問題, 運(yùn)用計(jì)算思維解決問題的一般方法模型來體現(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)分析法分析問題, 即將復(fù)雜問題簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單問題的累積。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) 展開學(xué)習(xí)擂臺(tái)法。這一過程需要通過互聯(lián)網(wǎng)檢索來進(jìn)行。
5) 算法流程圖制作。這一過程可借助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)過程、處理辦法等等;所謂分解便是將一個(gè)問題分解成各個(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)雜的問題分解成需要能夠被簡(jiǎn)單解決的小問題, 并且通過簡(jiǎn)單問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.
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