慧雅教育理念下的信息技術(shù)教學(xué)*
——以編程思維提升學(xué)生傳統(tǒng)思維

☆ 顧峰

（蘇州工業(yè)園區(qū)星洲學(xué)校，江蘇蘇州 215000）

慧雅教育理念下的信息技術(shù)教學(xué)*
——以編程思維提升學(xué)生傳統(tǒng)思維

☆ 顧峰

（蘇州工業(yè)園區(qū)星洲學(xué)校，江蘇蘇州 215000）

計(jì)算機(jī)的程序編寫(xiě)中有很多獨(dú)特的方式方法，可以稱(chēng)之為編程思路或編程思維。利用編程思維為傳統(tǒng)教學(xué)注入新鮮的思維理念，以編程思維來(lái)提升學(xué)生傳統(tǒng)思維能力，讓學(xué)生將其思維方式遷移至其他學(xué)科，將編程思維滲透于數(shù)學(xué)、語(yǔ)文、美術(shù)等學(xué)科的學(xué)習(xí)中，提高思考能力，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

慧雅星洲；編程；思維

“慧雅”一詞，其解釋為聰明、雅致。筆者所在的蘇州工業(yè)園區(qū)星洲學(xué)校以“塑儒雅教師，育優(yōu)雅學(xué)生，建慧雅校園”為目標(biāo)，慧雅成為我校的校風(fēng)。在筆者任教的信息技術(shù)學(xué)科的日常教學(xué)中，時(shí)時(shí)結(jié)合并發(fā)掘這一理念的內(nèi)涵，以慧雅星洲的主旨圍繞著學(xué)校整體教學(xué)部署，開(kāi)展教育教學(xué)工作。

“治大國(guó)若烹小鮮”是《道德經(jīng)》中的名句，其實(shí)我們編寫(xiě)一個(gè)計(jì)算機(jī)程序、上好一堂課、煮好一道菜，甚至是治理一個(gè)國(guó)家，本質(zhì)上都具有某些相同或者相似的邏輯。因此，在信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)中，特別是編程學(xué)習(xí)過(guò)程中，所涉及到的思維方法雖林林總總，但這些方法與中小學(xué)各學(xué)科領(lǐng)域所使用到的思維方法有不少重疊的地方。如何利用編程思維改變傳統(tǒng)教學(xué)思維，并為其注入新的動(dòng)力呢？比如：作為一名計(jì)算機(jī)系畢業(yè)的信息技術(shù)教師，很多情況下會(huì)比其他專(zhuān)業(yè)的教師考慮問(wèn)題更全面一些，處理問(wèn)題時(shí)會(huì)試圖想到所有可能解決方案。這個(gè)例子可以從一個(gè)側(cè)面反映出信息技術(shù)教師在其行事風(fēng)格上，就不自覺(jué)地用到了編程的思維方法——“窮舉法”。雖然計(jì)算機(jī)體系中的窮舉法屬于蠻力科學(xué)產(chǎn)物，但其實(shí)質(zhì)與數(shù)學(xué)學(xué)科有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)。數(shù)學(xué)的教學(xué)體系中，伯格夫斯基定律指的就是將一個(gè)有限答案命題的所有可能性全部實(shí)驗(yàn)一遍，那么，一定能找到答案。所以，窮舉法直到現(xiàn)在仍然非常重要。

進(jìn)一步而言，一定的思維方法或者模式是信息技術(shù)學(xué)科，特別是在編程教學(xué)中所必需的，但這些應(yīng)用于信息技術(shù)教學(xué)中的編程思維方法不僅在編程中有其用武之地，更可以發(fā)散地應(yīng)用到其他各個(gè)學(xué)科的教學(xué)中，甚至于對(duì)一個(gè)學(xué)生思維能力的養(yǎng)成有著至關(guān)重要的作用。因此，如何利用編程思維來(lái)改變和提升傳統(tǒng)思維方式是值得探討的話題。

一、編程框架思維的利用

當(dāng)我們?nèi)ゾ帉?xiě)一段程序時(shí)，必須要搭架構(gòu)、形成一個(gè)大體框架，如同建一棟樓，需要首先搭腳手架。因此，框架思維不是編程思維獨(dú)有的，在頭腦中形成編程框架，更有利于進(jìn)行整體化思考。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生建立并清晰化自己的思維框架，避免在學(xué)習(xí)中面臨無(wú)措和混亂，要形成思維的自由而不是自由的思維。每個(gè)學(xué)生所產(chǎn)生的思想不同，正是框架思維不同，通過(guò)信息技術(shù)課的編程框架思維訓(xùn)練，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)領(lǐng)域知識(shí)也可以起到較好的作用，例如：類(lèi)似的概念就是0。由0如何衍生出萬(wàn)物，還有負(fù)1和正1，負(fù)無(wú)窮和正無(wú)窮、空間坐標(biāo)等都需要利用框架思維形成一個(gè)整體去進(jìn)行實(shí)踐和理解。

二、編程設(shè)計(jì)中最短路徑思維的利用

編程方式中的迪杰斯特拉算法是典型的編程思想最短路徑算法,其作用是計(jì)算一個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑。面對(duì)所要學(xué)習(xí)的知識(shí)，如何讓學(xué)生進(jìn)行思考，使其能準(zhǔn)確迅速地表達(dá)知識(shí)的內(nèi)涵本質(zhì)尤為重要。一般情況下，學(xué)生在學(xué)習(xí)新知的時(shí)候，如果僅從模仿、形象思維進(jìn)行，常常會(huì)由于表面現(xiàn)象造成用于模仿和形象表達(dá)的內(nèi)容也變得表面化和微妙化，甚至發(fā)生越描述越深不可測(cè)的情況，進(jìn)而造成表述的錯(cuò)誤。結(jié)合最短路徑的思維方式進(jìn)行思考和表達(dá)時(shí)，事物將變得簡(jiǎn)單，思考路徑直接到達(dá)知識(shí)的唯一本質(zhì)，究其實(shí)質(zhì)，世界萬(wàn)物也僅僅是物理和化學(xué)變化的過(guò)程。例如：列出不大于80的合數(shù)這一問(wèn)題，如果學(xué)生利用傳統(tǒng)思維進(jìn)行解題，基本上會(huì)對(duì)所有小于等于80的數(shù)進(jìn)行判斷，如果學(xué)生利用數(shù)字特征來(lái)分析時(shí)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)把2排除后的所有偶數(shù)其實(shí)都是合數(shù)。這樣不僅最大程度地減少了解題時(shí)間，同時(shí)他們或許也能得到下面的結(jié)論，剩余的其他大于7的奇數(shù)中，假如該數(shù)可被7、5、3中的任意一個(gè)整除，那么，該數(shù)同樣屬于合數(shù)。所以，筆者在課堂上時(shí)常利用不同的方式進(jìn)行辨析，讓學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間里透過(guò)事物的輪廓看到問(wèn)題的本質(zhì)，并找出解決問(wèn)題的思路。再如：美術(shù)教學(xué)中的思維方式主要是模仿和形象，正如一千人眼中有一千個(gè)哈姆雷特，無(wú)法突破對(duì)事物的表面解釋。因此，結(jié)合編程思維的最短路徑法讓學(xué)生從不同角度進(jìn)行觀察和描摹才可以快速發(fā)現(xiàn)所繪作品的本質(zhì)。

三、面向?qū)ο笏季S方式的利用

面向?qū)ο笤臼蔷幊痰拈_(kāi)發(fā)方法，但面向?qū)ο缶幊汤砟畹膽?yīng)用早已跨越了程序編寫(xiě)和軟件開(kāi)發(fā)界線。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思維其實(shí)是利用了“自底向上的歸納和自頂向下的分解”兩個(gè)維度，這種方式極其適合課堂中的發(fā)散思維和收斂思維。創(chuàng)造性理念的核心就是發(fā)散性思維。當(dāng)我們根據(jù)現(xiàn)有資源和信息，就可以角度不同、方向不同的方法來(lái)尋求答案。所以，不管是信息學(xué)科的編程教學(xué)還是其他學(xué)科都應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，注重學(xué)生順向思維和逆向思維的培養(yǎng)。比如：在講授語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，不僅需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，還應(yīng)讓他們盡可能找出多種方法。在編寫(xiě)排序程序時(shí)，當(dāng)選擇“冒泡法”進(jìn)行排序，教師對(duì)學(xué)生的想法給予分析肯定后，就可以讓其先通過(guò)發(fā)散思維思考問(wèn)題，進(jìn)而培養(yǎng)他們良好的傳統(tǒng)思維習(xí)慣。反之，收集多種資源信息，并盡可能利用自己現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有知識(shí)進(jìn)行思維的方式便是收斂思維，在比較眾多方法后，從中得出最優(yōu)化方案。例如：在進(jìn)行編程教學(xué)中，要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的兩個(gè)整數(shù)比較其中的大小，并輸出這兩個(gè)整數(shù)時(shí)，其實(shí)就是要思考可以用幾種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們可以利用函數(shù)的功能實(shí)現(xiàn)，也可以在算術(shù)中直接實(shí)現(xiàn)，更可以利用指針來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，就可以充分發(fā)揮學(xué)生的收斂思維進(jìn)行歸納比較，讓學(xué)生充分運(yùn)用已有的知識(shí)進(jìn)行分解，抓住時(shí)機(jī)，再讓學(xué)生充分嘗試程序的編寫(xiě)。采用這樣的教學(xué)方法，學(xué)生可以通過(guò)自身的經(jīng)驗(yàn)來(lái)掌握新知，并內(nèi)化為自己更深層的認(rèn)識(shí)能力。通過(guò)思維模式的訓(xùn)練才能把知識(shí)更好地應(yīng)用到新知學(xué)習(xí)的過(guò)程中。因此，在計(jì)算機(jī)編程的教學(xué)中，利用面向?qū)ο蟮慕虒W(xué)環(huán)境對(duì)于學(xué)生的發(fā)散思維和收斂思維的提升都是有很大幫助的。

四、培養(yǎng)面向過(guò)程的思維

作為程序開(kāi)發(fā)方法之一的“面向過(guò)程”開(kāi)發(fā)方法原來(lái)也是編程思維所獨(dú)有的。對(duì)于“面向?qū)ο蟆钡乃季S，其針對(duì)的是對(duì)象這一概念，面向過(guò)程更適用于一件事“該怎么做“。因此，對(duì)于一樁事“我們?cè)撟屨l(shuí)來(lái)做”應(yīng)用的就是面向?qū)ο蟮乃季S方式，這樁事背后的“誰(shuí)”其實(shí)就是我們所稱(chēng)的對(duì)象了，至于這個(gè)“誰(shuí)”如何去完成事則是他自己的事。我們關(guān)心的其實(shí)僅僅是最終的“對(duì)象”團(tuán)隊(duì)如何能把事做好即可。而面向過(guò)程則可認(rèn)為是一種解決實(shí)際問(wèn)題的思維方式，可以說(shuō)面向過(guò)程其實(shí)是一種根本的方法，它關(guān)注的是實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決過(guò)程本身。一般的面向過(guò)程均為步步求精，自上而下。所以，面向過(guò)程最重要的是模塊化的思想方法，這個(gè)思維可以讓我們做事和學(xué)習(xí)條理清楚。如：在廣播體操教學(xué)中，在先學(xué)廣播操的整體動(dòng)作后，再逐步細(xì)化動(dòng)作要領(lǐng)。

利用遷移的方法，將信息技術(shù)學(xué)科的編程思維應(yīng)用于其他學(xué)科，可以讓學(xué)生的思維品質(zhì)得以提升，讓學(xué)生的思維水平得以提高，增強(qiáng)其思考能力，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，獲取知識(shí)，分析和解決問(wèn)題，并讓編程思維更好地內(nèi)化成其自身的思維方式。因此，在信息技術(shù)課堂中，程序設(shè)計(jì)的教學(xué)不僅僅要讓學(xué)生學(xué)會(huì)程序設(shè)計(jì)，培養(yǎng)其編程思維，更要利用編程思維的方式讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，利用慧雅理念下的信息技術(shù)課堂教給學(xué)生怎樣去思考和解決問(wèn)題。

[1]劉利.實(shí)例演示思維導(dǎo)圖可視化編程思維的教學(xué)[J].計(jì)算機(jī)教育,2014,(08)：83-86.

[2]吳海燕,吳海山.計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中思維能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練[J].信息通信,2013,(05)：107.

[3]劉衛(wèi)國(guó),施榮華.計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的抽象思維能力培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)教育,2012,(03)：27-29.

*本文為江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度立項(xiàng)課題階段性研究成果，課題名稱(chēng)：慧雅教育理念與實(shí)踐的校本建構(gòu)研究,課題編號(hào)：D/2015/02/194,課題研究單位：蘇州工業(yè)園區(qū)星洲學(xué)校。

[編輯：閆長(zhǎng)松]

G434

A

1671-7503（2017）21-0064-03