基于計(jì)算思維的高中信息技術(shù)課程有效教學(xué)策略探究

趙倩倩

摘要：本文以教科版的“算法與程序設(shè)計(jì)”模塊為例，分別從教學(xué)目標(biāo)、任務(wù)設(shè)計(jì)、教學(xué)資源與教學(xué)評價(jià)四個(gè)方面對基于計(jì)算思維的高中信息技術(shù)課程教學(xué)策略進(jìn)行探究，為培養(yǎng)具有計(jì)算思維的創(chuàng)新人才提供借鑒。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；高中信息技術(shù)；有效教學(xué)；算法與程序設(shè)計(jì)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）17-0140-02

“算法與程序設(shè)計(jì)”是高中信息技術(shù)課程的選修模塊之一，其主要目的就是通過算法編寫程序，解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維、邏輯思維、數(shù)學(xué)思維和判斷能力。但筆者在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生缺少計(jì)算思維的訓(xùn)練，他們不知道如何用計(jì)算思維分析問題，更談不上解決問題?！坝?jì)算思維”的提出，使信息技術(shù)課程教學(xué)從注重實(shí)踐操作的技術(shù)素養(yǎng)層面上升到注重思維素養(yǎng)培養(yǎng)的層面。如何在計(jì)算思維模式下進(jìn)行算法與程序設(shè)計(jì)課程的有效教學(xué)？筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，分別從教學(xué)目標(biāo)、任務(wù)設(shè)計(jì)、教學(xué)資源和教學(xué)評價(jià)四個(gè)方面進(jìn)行了探究。

● 確定發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)目標(biāo)并選擇合適的主題

在高中信息技術(shù)課程中實(shí)施計(jì)算思維教學(xué)時(shí)，教師首先需要明確計(jì)算思維的教學(xué)目標(biāo)。因?yàn)榻虒W(xué)目標(biāo)是教學(xué)的核心和靈魂，圍繞著教學(xué)目標(biāo)，才能順利開展教學(xué)活動(dòng)和評價(jià)。

以教科版的“算法與程序設(shè)計(jì)”模塊第三章第五節(jié)“用遞歸法解決問題”為例，筆者將遞歸法的教學(xué)目標(biāo)分解成三個(gè)具體目標(biāo)：①什么是遞歸法；②如何編程實(shí)現(xiàn)遞歸法；③運(yùn)用遞歸法解決生活中的實(shí)際問題。因?yàn)檫f歸算法的本質(zhì)是遞推，而遞推的實(shí)現(xiàn)正是通過循環(huán)語句調(diào)用函數(shù)來完成的，因此又將遞歸法的具體實(shí)現(xiàn)分解為自定義函數(shù)與循環(huán)語句兩個(gè)知識點(diǎn)。這樣的分解把學(xué)生未知的算法轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)語句的執(zhí)行與自定義函數(shù)的調(diào)用，更好地發(fā)展了學(xué)生的計(jì)算思維，使其學(xué)會(huì)將未知、復(fù)雜的問題分解成一個(gè)個(gè)已知、經(jīng)典的問題。

在實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的主題的選擇方面，由于遞歸算法的理解比較難，如果直接用課本中的斐波那契數(shù)列的多函數(shù)調(diào)用，則其分析過程較復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，難以達(dá)到預(yù)期的效果。但如果用新穎有趣的主題活動(dòng)來引導(dǎo)學(xué)生積極參與并有效思考，則會(huì)在體驗(yàn)問題解決的過程中獲得較好的學(xué)習(xí)效果。因此筆者選擇“兔子繁殖”問題創(chuàng)設(shè)情境，從具體數(shù)據(jù)的遞推過程中歸納出抽象函數(shù)的調(diào)用，這樣，既能激發(fā)學(xué)生對計(jì)算思維的興趣，又能充分恰當(dāng)?shù)卣故具f歸法要探討的問題。

● 設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的任務(wù)并選擇有效的教學(xué)方式

根據(jù)計(jì)算思維的特點(diǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，要注意兩點(diǎn)：首先，教師需要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，從學(xué)生學(xué)習(xí)生活中熟悉的問題入手，選擇適合培養(yǎng)計(jì)算思維的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其體會(huì)算法在實(shí)際生活中的應(yīng)用。其次，選擇問題的難度要符合學(xué)生的認(rèn)知水平，方便學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維展開分析思考，進(jìn)而加深學(xué)生對算法思想的理解和運(yùn)用。

例如，在講授“循環(huán)結(jié)構(gòu)”時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)以教育儲(chǔ)蓄——為自己上大學(xué)攢學(xué)費(fèi)的任務(wù)：假設(shè)從高一開始第1個(gè)月存入20元錢，第2個(gè)月存入21元錢，第3個(gè)月存入22元錢……依此類推，到高中畢業(yè)時(shí)你可以為大學(xué)學(xué)費(fèi)做多少貢獻(xiàn)？學(xué)生先自己思考解決方案，再分組討論，最終以小組的形式給出方案。教師提示計(jì)算過程中不斷重復(fù)的操作是什么，然后啟發(fā)學(xué)生用一個(gè)表達(dá)式進(jìn)行描述，接著引出循環(huán)語句及其格式、功能。最后師生一起總結(jié)歸納循環(huán)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)方法。在這個(gè)任務(wù)的教學(xué)中主要使用討論法、啟發(fā)法、歸納法等教學(xué)方式來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，從解決實(shí)際問題中抽象出循環(huán)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)過程。而學(xué)生主要通過自主學(xué)習(xí)、小組合作探究體驗(yàn)計(jì)算思維的方法，在解決問題、完成任務(wù)中提升計(jì)算思維；教師在完成任務(wù)的過程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步熟悉分類、歸納、知識遷移等計(jì)算思維方法，使學(xué)生積極主動(dòng)參與到課堂中來。

● 準(zhǔn)備充分有效的教學(xué)資源為計(jì)算思維的培養(yǎng)提供基礎(chǔ)

教師要準(zhǔn)備充分有效的教學(xué)資源為學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)提供基礎(chǔ)，可以通過流程圖、編程半成品、自主學(xué)習(xí)任務(wù)單、微視頻等形式搭建框架。

例如，在講授“對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序”時(shí)，除了教材中介紹的冒泡排序外，還可為學(xué)生準(zhǔn)備一個(gè)教學(xué)資源包，資源包包含所有排序算法的介紹、各算法之間的比較及適用范圍，以及這些排序算法的微視頻講解資料等。通過這些資源，學(xué)生可以從中體會(huì)一題多解與算法的多樣性，從而全面深入地認(rèn)識排序算法，在解決實(shí)際問題時(shí)就可以舉一反三。還可以包含一些測試題目，主要目的是測試學(xué)生的知識遷移能力和靈活運(yùn)用能力，同時(shí)還要考慮到學(xué)生的不同層次，針對思維較強(qiáng)的學(xué)生提供一些高難度的問題，培養(yǎng)他們的思維敏捷性和獨(dú)創(chuàng)性。

● 制訂多元化的有效教學(xué)評價(jià)方案鞏固計(jì)算思維

建立多元評價(jià)體系，檢驗(yàn)學(xué)生計(jì)算思維的掌握程度，一方面是教師對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，將過程性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，以學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)、利用計(jì)算思維解決問題的能力、編程作品的好壞為評價(jià)依據(jù)，全面評估學(xué)生的信息技術(shù)知識和能力；另一方面是借助學(xué)習(xí)任務(wù)單與發(fā)展性評價(jià)表，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自評與互評。

例如，在“用遞歸法解決問題”一節(jié)中，教師需要從教學(xué)目標(biāo)中選擇體現(xiàn)計(jì)算思維培養(yǎng)的內(nèi)容，并進(jìn)行具體的教學(xué)評價(jià)設(shè)計(jì)，其發(fā)展性評價(jià)分為四個(gè)等級（見下表）。學(xué)生進(jìn)行自評時(shí)就能很清楚地知道自己處于哪個(gè)級別，并及時(shí)地反饋給教師。這樣，教師就可以根據(jù)綜合評價(jià)的反饋來檢驗(yàn)教學(xué)效果。

● 結(jié)語

計(jì)算思維的開發(fā)有助于提高信息技術(shù)課程的教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。但學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，一線教師需要在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容與過程，將計(jì)算思維的培養(yǎng)融入到實(shí)際的課堂教學(xué)中，這樣才能更好地激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在潛能，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。