如何在算法教學(xué)中提升學(xué)生的計算思維

李斯斯

摘 要：在當前核心素養(yǎng)的新時代下，高中信息技術(shù)課程《算法與程序設(shè)計》作為培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的主要課程，在教學(xué)中如何建構(gòu)基于核心素養(yǎng)的教學(xué)觀，如何通過課程的開展幫助學(xué)生全方位地提升信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)，成為當前學(xué)界探討的重點。結(jié)合算法教學(xué)的具體實踐策略來探討如何通過算法教學(xué)提升學(xué)生的計算思維。

關(guān)鍵詞：高中；信息技術(shù)課程；算法教學(xué)；核心素養(yǎng)；計算思維

一、信息技術(shù)核心素養(yǎng)與算法教學(xué)意義綜述

為了讓學(xué)生更好地適應(yīng)當前信息社會，掌握基本的信息技術(shù)技能，形成良好的個性發(fā)展和能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，教育部提出了核心素養(yǎng)這個概念。按照當前教育部對課程的定義培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)，即具備信息意識、計算思維等基本素質(zhì)，形成數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的習(xí)慣、認識了解信息社會責(zé)任并融入當前飛速發(fā)展的信息社會。

《算法與程序設(shè)計》課程作為提升學(xué)生計算思維的入門課程，著重介紹了枚舉算法、解析算法、冒泡排序、選擇排序、順序查找、對方查找和遞歸算法等基本算法。在計算機科學(xué)的學(xué)習(xí)中，算法的重要性是眾所周知的，當前多種教育理論都將算法教學(xué)作為計算機教學(xué)的基礎(chǔ)和重點，算法不僅是程序設(shè)計的依據(jù)，同時也是組成程序設(shè)計語言的主要描述手段。加強算法教學(xué)不僅可以直接提升學(xué)生的計算思維素質(zhì)，而且良好的算法基礎(chǔ)對于提升學(xué)生其他方面的信息技術(shù)核心素養(yǎng)也有著固本筑基的作用。

二、高中學(xué)生算法教學(xué)面臨的主要問題

一是目前高中學(xué)生接受能力差異大，教學(xué)容易讓教師看不到學(xué)生的實際掌握情況，不能及時發(fā)現(xiàn)問題。學(xué)生的自主探究能力差，大多數(shù)學(xué)生不會在課后彌補自己的基礎(chǔ)知識。二是教學(xué)內(nèi)容難和課程體量大。對排序算法、查找算法和遞歸算法等，學(xué)生都是初次接觸，相對而言比較難學(xué)。浙江信息技術(shù)學(xué)科納入高考，加試題更是難懂，不僅涵蓋了課本上的基礎(chǔ)知識點，還會出現(xiàn)學(xué)生未知的一些知識。因此，教師需要花費更多的備課時間，同時還需要增加自身知識的廣度和深度，在授課過程中采取一定的教學(xué)策略提升學(xué)生的計算思維，以便學(xué)生在高考中游刃有余。

三、基于提升計算思維的算法教學(xué)實踐初探

1.將情景式教學(xué)融入算法教學(xué)課程中

由于計算思維是一種針對解決問題而產(chǎn)生的程序性思維，所以教師在進行算法教學(xué)時，相關(guān)情景式問題的帶入是十分必要的。擬真的情景式帶入可以讓學(xué)生真實地面對問題，解決問題，提升學(xué)習(xí)效率的同時也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如在進行枚舉算法教學(xué)時，教師可以通過“韓信點兵”的問題來創(chuàng)設(shè)情景，開展教學(xué)：“按照韓信的描述，如果每3名士兵編為一隊，則最后余下1人；若每5名士兵編為一隊，則最后余下2人；若每7名士兵編為一隊，則最后余下2人。求韓信到底有多少士兵？（士兵總數(shù)不超過100）”這種問題的帶入形式可以幫助學(xué)生形象地對問題進行分析和判斷，進而通過現(xiàn)有的知識來對問題求解。在此基礎(chǔ)上，教師可以介紹有關(guān)“韓信點兵”在計算機算法中的具體表現(xiàn)，比如用流程圖進行教學(xué)。由于計算思維的對象是日常生活中出現(xiàn)的各種問題，所以教師可以利用情景模式的多樣性和實際性令學(xué)生在解決實際問題過程中使自身的計算思維得到切實提升。

2.多種符號表征下的算法教學(xué)

計算思維作為一種思維形式，其表達方式是多樣的，在傳統(tǒng)算法教學(xué)課程中，教師通常使用流程圖進行單一教學(xué)。流程圖的形式固然能夠幫助學(xué)生直觀地對算法模式進行理解和學(xué)習(xí)，但是在現(xiàn)實情況下，流程圖的形式在具體開展和操作過程中都會存在一定的局限性，有些過于復(fù)雜的算法表述形式通過流程圖來展示，但由于其復(fù)雜性展示，在教學(xué)過程中效果往往適得其反。所以教師進行算法教學(xué)過程中除了流程圖之外還可以通過多種符號表征的方法來綜合性地給學(xué)生展示算法流程，幫助學(xué)生對算法進行高效學(xué)習(xí)和實際應(yīng)用。

比如，在進行冒泡排序算法教學(xué)時，教師除了在傳統(tǒng)流程圖展示的基礎(chǔ)上還可以采用N-S流程圖的形式向?qū)W生進行介紹（如下圖）。

可以看出，通過這種多符號表征方法來開展算法教學(xué)可以利用形式多樣的特點來向?qū)W生進行多種思維模式間的轉(zhuǎn)換訓(xùn)練，可以有效地提升學(xué)生自身的計算思維。

綜上所述，計算思維作為當前高中階段信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，在教學(xué)過程中，教師只有通過積極地情景帶入和算法模式多樣性教學(xué)的有效開展，才能從根本上保障學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻：

[1]黃龍強.在高中信息技術(shù)課程中培養(yǎng)學(xué)生算法思維能力的研究[D].華中師范大學(xué)，2016.

[2]任友群，李鋒，王吉慶.面向核心素養(yǎng)的信息技術(shù)課程設(shè)計與開發(fā)[J].課程·教材·教法，2016（7）.