淺談中學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

文/廣州市鐵一中學(xué) 胡童欣

隨著移動(dòng)智能信息化時(shí)代的到來(lái)，智能終端設(shè)備作為重要的學(xué)習(xí)工具，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展起到重要作用。中學(xué)生能夠熟練使用Android應(yīng)用程序，更應(yīng)該思考和學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用程序。目前，中學(xué)生已經(jīng)具備了認(rèn)識(shí)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，提高學(xué)生對(duì)于移動(dòng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，本研究選擇可視化的App Inventor工具進(jìn)行Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)，在實(shí)踐操作中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，培養(yǎng)學(xué)生移動(dòng)智能時(shí)代的技術(shù)素養(yǎng)。

一、計(jì)算思維的概述

（一）計(jì)算思維的概念

周以真教授作為計(jì)算思維的創(chuàng)始者認(rèn)為： “計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為；計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象 （abstraction）和自動(dòng)化 （automation）。如同所有人都具備是非判斷、文字讀寫(xiě)和進(jìn)行算術(shù)一樣，計(jì)算思維也是一種本質(zhì)的、所有人都具備的思維能力?！备鶕?jù)周教授明確的計(jì)算思維的概念，我們決定將計(jì)算思維能力引入中學(xué)信息技術(shù)第二課堂，作為已具備辨是非、文字讀寫(xiě)、進(jìn)行算術(shù)和思維能力的中學(xué)生，同樣能夠很好的掌握計(jì)算思維，幫助他們?cè)趯W(xué)習(xí)的過(guò)程中認(rèn)識(shí)問(wèn)題、求解問(wèn)題，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，充分挖掘出學(xué)生們的潛能。

（二）計(jì)算思維和中學(xué)信息技術(shù)

在中學(xué)信息技術(shù)的第二課堂，我們常常在思考，如何讓中學(xué)生將信息技術(shù)和日常學(xué)習(xí)與生活中的激發(fā)的創(chuàng)新性問(wèn)題與想法相結(jié)合，讓學(xué)生體驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新的價(jià)值？若能將學(xué)習(xí)到的一種方法，一種問(wèn)題的解決方式，以及如何將計(jì)算思維融合到信息技術(shù)第二課堂中去，從而培養(yǎng)追求創(chuàng)新的精神，發(fā)展創(chuàng)新的能力。構(gòu)筑計(jì)算思維和中學(xué)信息技術(shù)“高架橋”,使中學(xué)生能在某種體驗(yàn)中學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算思維。

二、Android App Inventor的簡(jiǎn)介

App Inventor原是Google實(shí)驗(yàn)室 （Google Lab）的一個(gè)子計(jì)劃，由一群Google工程師和勇于挑戰(zhàn)的Google使用者共同參與設(shè)計(jì)完成。Google App Inventor是一個(gè)完全在線開(kāi)發(fā)的Android編程環(huán)境，拋棄復(fù)雜的程式代碼而使用積木式的堆疊法來(lái)完成Android程式。簡(jiǎn)單易于理解，符合中學(xué)生的思維深度和學(xué)習(xí)習(xí)慣，能夠通過(guò)一定的指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)中學(xué)生自己開(kāi)發(fā)一款 Android應(yīng)用程序，讓學(xué)生體會(huì)到自身能力的發(fā)展和計(jì)算思維。

三、Android App Inventor的課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)計(jì)算思維

Android App Inventor的程序開(kāi)發(fā)對(duì)中學(xué)生來(lái)說(shuō)是利大于弊，但是對(duì)于真正實(shí)施至有所成效還需要指定好詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃，整體規(guī)劃第二課堂的課程內(nèi)容。App Inventor是廣州市信息技術(shù)教研室重點(diǎn)推薦的一款適合中學(xué)生Android的程序開(kāi)發(fā)的計(jì)劃。

為了落實(shí)到中學(xué)生的第二課堂，我們將培訓(xùn)教材分為三大部分。第一部分是快速入門(mén)，這一部分主要講述如何使用App Inventor開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建，采取的和信息技術(shù)教研室培訓(xùn)一致的在線版開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建；如何下載并安裝App Inventor；講述開(kāi)發(fā)的基本界面、三大作業(yè)模塊 （Designer、Blocks Editor、Emulator）的主要作用、基礎(chǔ)操作方法。第二部分是App Inventor項(xiàng)目經(jīng)典案例的學(xué)習(xí)，此部分將設(shè)計(jì)日常生活與學(xué)習(xí)的經(jīng)典案例作為示范講解，目的是為了引發(fā)中學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，此時(shí)，重點(diǎn)是將計(jì)算思維引入，引導(dǎo)學(xué)生在經(jīng)典案例發(fā)掘程序開(kāi)發(fā)的作用，是從日常生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，認(rèn)識(shí)問(wèn)題從而解決問(wèn)題，在解決問(wèn)題的時(shí)候，通過(guò)App Inventor的功能組件，轉(zhuǎn)化成Android程序解決問(wèn)題。第三部分是拓展與提高部分，這個(gè)部分是安排這與數(shù)學(xué)密切相關(guān)的主題，只是在項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)中難度偏高，綜合性比較強(qiáng)，因?yàn)樯婕暗綌?shù)學(xué)與信息技術(shù)的相結(jié)合，在借助不同的指令模塊組合去實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目需求的過(guò)程中，學(xué)生們不用完全根據(jù)已有的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過(guò)程來(lái)組合模塊，條條大路通羅馬，只要能最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的需求，學(xué)生可以自己思考解決問(wèn)題，這部分復(fù)雜度，及與別的學(xué)科的結(jié)合度，促使教師在教學(xué)中能更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

當(dāng)學(xué)生完成每一個(gè)經(jīng)典項(xiàng)目的制作后，教師會(huì)根據(jù)學(xué)生的完成情況給予評(píng)價(jià)和分析，同時(shí)學(xué)生也需要反思自己的作品和經(jīng)典作品的完成情況中有哪些創(chuàng)新的地方，是否用了更加簡(jiǎn)潔的事件模塊拼接就完成了同樣的功能，是否在項(xiàng)目界面的設(shè)計(jì)中有自己的創(chuàng)新等。

運(yùn)用App Inventor開(kāi)發(fā)基于Android應(yīng)用程序培養(yǎng)中學(xué)生的計(jì)算思維能力，從中學(xué)生抓起，這種思維能力有助于他們?cè)谖磥?lái)的學(xué)習(xí)和生活中學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)問(wèn)題，解決問(wèn)題，更好地成為一個(gè)問(wèn)題的解決者，在遇到挑戰(zhàn)的時(shí)候，沉著冷靜明辨是非。在完成一個(gè)個(gè)進(jìn)階項(xiàng)目的時(shí)候，學(xué)生們普遍都會(huì)有成就感，而這種成就感恰恰就是激發(fā)下一次的創(chuàng)新潛能最好的催化劑。從小培養(yǎng)計(jì)算思維，秉承創(chuàng)新精神的他們，在追求夢(mèng)想的路上，不會(huì)畏懼問(wèn)題的存在，敢于迎接挑戰(zhàn)。