新課標(biāo)背景下《算法與程序設(shè)計(jì)》教學(xué)與計(jì)算思維培養(yǎng)研究

鄭 爽,王 維,汪 穎

(江蘇師范大學(xué) 智慧教育學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

0 引言

2018年1月，教育部頒布《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》，強(qiáng)調(diào)學(xué)科四大核心素養(yǎng)的概念[1]。專家表示計(jì)算思維是四大核心素養(yǎng)的核心，一線教師也認(rèn)為計(jì)算思維對人的發(fā)展至關(guān)重要。具有計(jì)算思維的學(xué)生能夠獨(dú)立分析、解決問題，產(chǎn)生創(chuàng)新思維。趙蔚[2]認(rèn)為“計(jì)算思維是信息時(shí)代每一個(gè)人都應(yīng)該具備的基本素養(yǎng)，計(jì)算思維也是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心思想”。《算法與程序設(shè)計(jì)》在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2003版)》中是處于選修的地位，而在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》中，被列為必修課程，說明計(jì)算思維越來越重要。

1 課程意義

1.1 計(jì)算思維對學(xué)生發(fā)展至關(guān)重要

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)，計(jì)算思維處于核心素養(yǎng)的核心地位。高中信息技術(shù)課程培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，不僅可以提高學(xué)生解決問題的能力，還可以提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力[3]。計(jì)算思維體現(xiàn)為人解決問題的思想，在形成問題解決方案過程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)[4]。

信息技術(shù)課堂中存在知識(shí)點(diǎn)老化問題，教材知識(shí)跟不上技術(shù)發(fā)展速度。面對這樣的情況，信息技術(shù)課程學(xué)生思維方式的培養(yǎng)就尤為重要[5]。

1.2 算法與程序設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)計(jì)算思維

肖廣德[6]等在課標(biāo)中指出，“算法與程序設(shè)計(jì)”模塊是不可替代的。大多數(shù)教研員也一致認(rèn)為，學(xué)習(xí)《算法與程序設(shè)計(jì)》有利于培養(yǎng)學(xué)生解決問題及創(chuàng)新創(chuàng)造的思維能力，對于學(xué)生將來的學(xué)習(xí)與生活會(huì)產(chǎn)生深刻的影響。如圖1課程任務(wù)所示，學(xué)生需要學(xué)會(huì)逐步分析問題，解決問題，這一系列的思維方式是鍛煉學(xué)生計(jì)算思維的過程。

圖1 打印棱形

計(jì)算思維培養(yǎng)最直接的體現(xiàn)形式是學(xué)習(xí)《算法與程序設(shè)計(jì)》，計(jì)算思維是程序設(shè)計(jì)的思維品質(zhì)，教會(huì)學(xué)生在已有計(jì)算機(jī)基本概念的基礎(chǔ)上分析、組織信息，并解決問題的思維方式。培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維可以為程序設(shè)計(jì)教學(xué)存在的問題提供解決方法，并會(huì)產(chǎn)生有益影響[7]。

2 影響因素

2.1 調(diào)查過程

本次調(diào)查共發(fā)放問卷252份，對象為徐州市X中學(xué)高二年級(jí)學(xué)生。目的是了解學(xué)生學(xué)習(xí)算法的真正感受，思索解決策略。問卷涉及維度如表1所示,調(diào)查維度參照基礎(chǔ)教育研究員高淑印[8]論文中提出的觀點(diǎn)。

表1 學(xué)生問卷涉及維度

2.2 課程性質(zhì)

通過問卷調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，45.93%的學(xué)生認(rèn)為《算法與程序設(shè)計(jì)》知識(shí)點(diǎn)本身抽象且不易懂，如圖2所示。

圖2 學(xué)生學(xué)習(xí)課程感受

信息技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)是克服學(xué)生的畏難情緒，讓學(xué)生接受學(xué)習(xí)算法與程序設(shè)計(jì)，并且在此基礎(chǔ)之上發(fā)掘?qū)W生潛力，讓學(xué)生獲得解決問題的能力以及創(chuàng)新創(chuàng)造的能力。

2.3 教師因素

通過課堂觀察及訪談發(fā)現(xiàn)，目前《算法與程序設(shè)計(jì)》教學(xué)大多采用傳統(tǒng)授課形式，并不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有高達(dá)52.85%的學(xué)生希望教師采用更多吸引學(xué)生的方式授課，如圖3所示。

圖3 教師教學(xué)方式

2.4 學(xué)生因素

學(xué)生對學(xué)習(xí)《算法與程序設(shè)計(jì)》具有畏難情緒，具體表現(xiàn)為：①多數(shù)學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)《算法與程序設(shè)計(jì)》比較抽象、枯燥，學(xué)習(xí)難度大，不能激發(fā)興趣；②學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不強(qiáng)，直接影響學(xué)習(xí)的效率。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)越強(qiáng)，學(xué)習(xí)效率越高，學(xué)習(xí)積極性越大，反之學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)越弱，學(xué)習(xí)效率越低，學(xué)習(xí)積極性也相對較小；③學(xué)生投入時(shí)間較少，自主學(xué)習(xí)意識(shí)有待加強(qiáng)。

《算法與程序設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)對學(xué)生今后的成長相當(dāng)關(guān)鍵，任友群[9]認(rèn)為，學(xué)習(xí)算法與程序設(shè)計(jì)是“大勢所趨”，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》明確指出，“掌握一種程序設(shè)計(jì)語言的基本知識(shí)，使用程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)簡單算法”。

3 提升策略

《算法與程序設(shè)計(jì)》有助于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，如何提升學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生輕松、快樂的學(xué)習(xí)，是教師應(yīng)深思的問題。

(1)有趣的導(dǎo)入。從課堂觀察情況分析，學(xué)生對游戲、機(jī)器人比較喜愛[10]。教師可以將學(xué)生感興趣的內(nèi)容與教學(xué)知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生探索欲望。

(2)建立群，及時(shí)解決疑難。通過訪談及觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生課后往往存在難題得不到及時(shí)解決的情況。因此應(yīng)建立班級(jí)群，學(xué)生可以在群中相互發(fā)送學(xué)習(xí)資源，解決學(xué)習(xí)難題。

(3)培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)。培養(yǎng)探究意識(shí)，助力計(jì)算思維發(fā)展。具備探究意識(shí)對學(xué)生成長影響深遠(yuǎn)，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維必備條件之一?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》指出，“計(jì)算思維是我們在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生一系列的思維活動(dòng)”。在教學(xué)中需要培養(yǎng)學(xué)生遇到問題不退縮，迎難而上的韌性。以探究意識(shí)助力計(jì)算思維發(fā)展。教師應(yīng)該多以小組學(xué)習(xí)形式展開教學(xué)，讓學(xué)生通過小組學(xué)習(xí)、同學(xué)之間相互討論，碰撞出思維火花。