淺談如何運(yùn)用數(shù)學(xué)思維提高學(xué)生計(jì)算思維

摘 要：在新課程教育改革背景下，高中信息技術(shù)學(xué)科在教學(xué)過(guò)程中，為使學(xué)生具備良好的計(jì)算思維，應(yīng)充分利用數(shù)學(xué)思維的方式，將數(shù)學(xué)思維與計(jì)算思維相互融合，讓學(xué)生以數(shù)學(xué)思維的角度探索信息技術(shù)知識(shí)，以便提高學(xué)生計(jì)算思維能力的同時(shí)，還能挖掘?qū)W生蘊(yùn)含的創(chuàng)新潛力，使用信息技術(shù)促進(jìn)不同領(lǐng)域快速發(fā)展。本文圍繞如何運(yùn)用數(shù)學(xué)思維提高學(xué)生計(jì)算思維實(shí)踐探索展開(kāi)討論，為培養(yǎng)高中學(xué)生計(jì)算思維提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)思維;計(jì)算思維;實(shí)踐探索

高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)以宏觀的角度，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，避免學(xué)科知識(shí)通過(guò)主觀的方式強(qiáng)加給學(xué)生，力求培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，讓學(xué)生以計(jì)算思維的方式，理解和掌握信息技術(shù)知識(shí)。為提高學(xué)生的計(jì)算思維，教師將數(shù)學(xué)思維與計(jì)算思維相互融合，幫助學(xué)生建立完善的思維體系，在體系中學(xué)生使用數(shù)學(xué)思維，可以提升計(jì)算信息問(wèn)題解決能力，同時(shí)為學(xué)生創(chuàng)造更大的空間，要求學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決實(shí)際問(wèn)題。

一、 計(jì)算思維的概念

高中信息技術(shù)學(xué)科是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維重要的途徑，學(xué)生以計(jì)算思維為基礎(chǔ)，在計(jì)算信息數(shù)據(jù)過(guò)程中，運(yùn)用操作模式獨(dú)立解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。學(xué)生具備計(jì)算思維能力，有助于提高學(xué)生的閱讀、寫(xiě)作以及算術(shù)等能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)全面發(fā)展。計(jì)算思維是將計(jì)算機(jī)學(xué)科的相關(guān)概念通過(guò)設(shè)計(jì)出智能化模式，使學(xué)生在解答數(shù)學(xué)問(wèn)題過(guò)程中，充分利用計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，保證每個(gè)資源都能充分的利用，同時(shí)學(xué)生自己可以營(yíng)造良好的操作環(huán)境，強(qiáng)化學(xué)生的解題能力的同時(shí)，還能不斷簡(jiǎn)化解題過(guò)程，使用簡(jiǎn)單的方法即可獲得相應(yīng)的答案。

二、 運(yùn)用數(shù)學(xué)思維的實(shí)踐策略

（一）培養(yǎng)邏輯思維

培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，學(xué)生利用數(shù)學(xué)符號(hào)，增強(qiáng)思維的運(yùn)行效率，深化學(xué)生的符號(hào)應(yīng)用內(nèi)涵，讓學(xué)生通過(guò)符合標(biāo)注抽象概念性的知識(shí)，幫助學(xué)生建立完善的知識(shí)體系，在邏輯思維中探尋事物的本質(zhì)，掌握事物發(fā)展規(guī)律的關(guān)鍵，以便增強(qiáng)學(xué)生邏輯思維能力的同時(shí)，還能挖掘?qū)W生蘊(yùn)含的創(chuàng)造潛力。

提高學(xué)生的邏輯思維活動(dòng)能力，應(yīng)以數(shù)學(xué)思維中概念為切入點(diǎn)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生形成正確的學(xué)習(xí)概念的意識(shí)，要求學(xué)生充分理解和掌握所學(xué)的概念知識(shí)，將不同概念間蘊(yùn)含的關(guān)系梳理清楚，在原有的概念基礎(chǔ)上，通過(guò)延伸拓展概念的使用范圍，以此增強(qiáng)不同概念間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

教師應(yīng)鍛煉學(xué)生正確使用歸納法，利用歸納法分析遇到的問(wèn)題，并通過(guò)不斷的分析總結(jié)學(xué)習(xí)的知識(shí)，最后對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸納，使學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中，形成正確的解答問(wèn)題的思路，讓學(xué)生在面對(duì)抽象的問(wèn)題時(shí)，可以將特殊問(wèn)題轉(zhuǎn)換為一般問(wèn)題，提升學(xué)生理解抽象知識(shí)的能力，以便使用科學(xué)的方法解決遇到的問(wèn)題。

學(xué)生在掌握歸納法后，應(yīng)學(xué)會(huì)使用類比法，將具有相似處的知識(shí)，按照類比方法探尋事物的共同的本質(zhì)，以相同的本質(zhì)為切入點(diǎn)，挖掘事物間蘊(yùn)含的聯(lián)系。

（二）培養(yǎng)發(fā)散思維

培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力，使學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題時(shí)，在單一封閉的環(huán)境中，可以從不同角度不同層面分析、思考問(wèn)題，從而獲得解決問(wèn)題的不同方法。在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維過(guò)程中，教師應(yīng)采用變式法和錯(cuò)誤反例法，讓學(xué)生在兩種方法中形成發(fā)散思維。在變式方法中，學(xué)生應(yīng)改變解題方式，由原有的一題一解，轉(zhuǎn)變?yōu)橐活}多解，或者一題一變，轉(zhuǎn)變?yōu)橐活}多變，既能拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，創(chuàng)造更大的變化空間，還能提升學(xué)生的發(fā)散思維。使用錯(cuò)誤反例法，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)變化的事物進(jìn)行分析，通過(guò)不同的角度探尋事物的本質(zhì)。教師在全面講解基礎(chǔ)概念后，向?qū)W生提供錯(cuò)誤的信息，讓學(xué)生利用錯(cuò)誤的信息反向思考，使學(xué)生加深對(duì)概念以及知識(shí)的理解，豐富學(xué)生的發(fā)散思維。

（三）培養(yǎng)形象思維

培養(yǎng)學(xué)生形象思維，需要將學(xué)生的聯(lián)想能力以及猜想能力，作為培養(yǎng)形象思維的載體，通過(guò)培養(yǎng)可增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)造性能力。在培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想能力過(guò)程中，應(yīng)以貼近學(xué)生生活為契合點(diǎn)，讓學(xué)生將生活經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)的知識(shí)相互融合，以便在大腦中形成直觀的形象，使學(xué)生使用知識(shí)時(shí)，借助直觀的形象快速高效的運(yùn)用知識(shí)。在培養(yǎng)學(xué)生猜想能力時(shí)，教師應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，在情境內(nèi)調(diào)動(dòng)學(xué)生的猜想能力，尤其是將思維活動(dòng)的過(guò)程，以猜想的方式表達(dá)出來(lái)，學(xué)生在猜想過(guò)程中，不僅有效拓展猜想范圍，還會(huì)獲得良好的猜想效果。

教師在培養(yǎng)學(xué)生形象思維過(guò)程中，通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生的聯(lián)想以及猜想能力，可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生在接觸到知識(shí)時(shí)，有意識(shí)的猜想和聯(lián)想，尤其是在學(xué)習(xí)計(jì)算時(shí)，不同的代碼都具有獨(dú)立的象征，學(xué)生應(yīng)通過(guò)猜想和聯(lián)想，將不同的代碼建立起相互聯(lián)系的關(guān)系，從而組成信息體系，學(xué)生在使用時(shí)，只需通過(guò)形象思維即可獲得。

（四）培養(yǎng)直覺(jué)思維

培養(yǎng)學(xué)生的形象思維，教師在講解數(shù)學(xué)知識(shí)過(guò)程中，由于高中知識(shí)較為抽象，并且概念性的知識(shí)成為影響學(xué)生學(xué)習(xí)效率的阻礙，學(xué)生應(yīng)具備直覺(jué)思維，在面對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)和概念時(shí)，可以產(chǎn)生直覺(jué)意識(shí)，便于在解決問(wèn)題過(guò)程中，通過(guò)直覺(jué)思維產(chǎn)生的靈感獲得一定的學(xué)習(xí)效果。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生形成正確的直覺(jué)思維，并且要求學(xué)生形成靈感線形分析意識(shí)，利用聯(lián)想和猜想的過(guò)程，學(xué)生在解答數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)直覺(jué)的方式運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和概念，并且深刻理解和掌握數(shù)學(xué)知識(shí)和概念。

（五）培養(yǎng)辯證思維

培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維，應(yīng)使學(xué)生對(duì)事物的本質(zhì)進(jìn)行深入的探究，將事物的對(duì)立統(tǒng)一的規(guī)律，借助辯證思維充分的表達(dá)出來(lái)。教師在培養(yǎng)學(xué)生辯證思維時(shí)，應(yīng)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)已知和未知間的關(guān)系，在數(shù)學(xué)問(wèn)題中，許多已知和未知的條件，都會(huì)蘊(yùn)含較多的信息，所以讓學(xué)生透過(guò)未知的信息掌握相關(guān)情況，有助于提升學(xué)生的計(jì)算思維。在辯證的理解已知和未知知識(shí)時(shí)，學(xué)生應(yīng)掌握分析法，才能通過(guò)分析探尋未知信息中的知識(shí)和概念。此外教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生形成辯證的認(rèn)識(shí)定性和定量、模型和原型。在對(duì)定性的知識(shí)分析時(shí)，通過(guò)抽象的邏輯推理過(guò)程，圍繞定量分析運(yùn)算方法，使學(xué)生獲得更加真實(shí)準(zhǔn)確的知識(shí)，所以定性分析應(yīng)成為學(xué)生定量分析的參考依據(jù)。在模型和原型辯證分析時(shí)，應(yīng)將模型方法作為核心，通過(guò)模型方法推導(dǎo)出原型的發(fā)展過(guò)程，并深入到原型中探究蘊(yùn)含的規(guī)律和性質(zhì)。培養(yǎng)學(xué)生具備良好的辯證思維，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念，在教學(xué)中通過(guò)不同的方法促進(jìn)學(xué)生辯證思維的發(fā)展。

（六）培養(yǎng)各種思維協(xié)調(diào)性

數(shù)學(xué)思維中，涵蓋的邏輯思維、發(fā)散思維、形象思維、直覺(jué)思維以及辯證思維，都應(yīng)成為學(xué)生具備良好數(shù)學(xué)思維能力的載體，教師應(yīng)努力培養(yǎng)學(xué)生各種思維協(xié)調(diào)運(yùn)用的能力，每種思維方式都無(wú)法獨(dú)立出現(xiàn)。教師在日常教學(xué)中，應(yīng)為學(xué)生設(shè)置趣味性，并且具備猜想特性的問(wèn)題，以積極的態(tài)度鼓勵(lì)學(xué)生，對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)行假設(shè)，通過(guò)假設(shè)分析、思考以及解決問(wèn)題。此外在講解例題過(guò)程中，應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生的觀察力，要求學(xué)生對(duì)例題進(jìn)行全面的觀察，在觀察中增強(qiáng)記憶力和想象力，有助于提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。

將不同思維相互融合，在協(xié)調(diào)過(guò)程中促進(jìn)每種思維的發(fā)展關(guān)系，讓學(xué)生在模仿原有的知識(shí)過(guò)程中，在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上，使計(jì)算思維可以總結(jié)事物的發(fā)展規(guī)律，明確事物的本質(zhì)。

（七）為學(xué)生明確計(jì)算思維學(xué)習(xí)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生提升計(jì)算思維能力的象征，學(xué)生運(yùn)用知識(shí)和技能，在解答問(wèn)題過(guò)程中運(yùn)用計(jì)算方法，使學(xué)生保持良好的學(xué)習(xí)態(tài)度的同時(shí)，還能幫助學(xué)生建立良好的價(jià)值觀。教師在講解計(jì)算知識(shí)時(shí)，通過(guò)對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)，為學(xué)生設(shè)立不同角度不同層次的教學(xué)目標(biāo)，一方面是讓學(xué)生完成學(xué)習(xí)目標(biāo)過(guò)程中，理解和掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，另一方面是鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維能力，使學(xué)生在計(jì)算思維模式下，對(duì)解題過(guò)程和方法，按照預(yù)定的軌跡循序漸進(jìn)的進(jìn)行，既能增強(qiáng)學(xué)生的情感體驗(yàn)，還能使學(xué)生的計(jì)算思維符合使用需求，有助于學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)效果。

（八）設(shè)立計(jì)算思維主題與情境

教師在講解計(jì)算知識(shí)時(shí)，應(yīng)選擇合適計(jì)算機(jī)主題，根據(jù)主題為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。教師選擇的計(jì)算機(jī)教學(xué)主題，應(yīng)嚴(yán)格遵循計(jì)算學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)，保證學(xué)生使用計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，并且引導(dǎo)學(xué)生形成應(yīng)用知識(shí)解決生活問(wèn)題的能力，讓學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中增強(qiáng)生活體驗(yàn)的同時(shí)，還能豐富學(xué)生的情感。學(xué)生在計(jì)算機(jī)思維培養(yǎng)情境中，教師要求學(xué)生通過(guò)數(shù)學(xué)思維，模仿機(jī)器人的制作過(guò)程，利用計(jì)算設(shè)計(jì)出仿真機(jī)器人。設(shè)計(jì)仿真機(jī)器人會(huì)涉及到許多知識(shí)，尤其是在控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方面，學(xué)生對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行猜想和聯(lián)想，逐步分解機(jī)器人的構(gòu)造，使學(xué)生在腦海中形成機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，學(xué)生即可按照結(jié)構(gòu)的變化，使用計(jì)算不斷完善機(jī)器人的功能。為使機(jī)器人獲得獨(dú)立運(yùn)行的能力，學(xué)生借助形象思維，對(duì)抽象的機(jī)器人模型相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并將設(shè)置出的模型，通過(guò)實(shí)際操作不斷的優(yōu)化和完善，最終調(diào)試出符合學(xué)生猜想的機(jī)器人。學(xué)生在制作機(jī)器人過(guò)程中，會(huì)圍繞出現(xiàn)的問(wèn)題，運(yùn)用數(shù)學(xué)思維的方式，分析問(wèn)題思考問(wèn)題，找出問(wèn)題的原因，以便根據(jù)原因?qū)嵤┙鉀Q措施。此外通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分類，學(xué)生運(yùn)用計(jì)算，將編程以語(yǔ)言的方式融入到計(jì)算機(jī)的制作中，盡管學(xué)生在制作機(jī)器人過(guò)程中會(huì)存在許多問(wèn)題，但是這為學(xué)生提供自由想象的空間，讓學(xué)生在不斷的探索中，既能拓展學(xué)生的發(fā)散思維，還能引導(dǎo)學(xué)生從不同角度不同層面，學(xué)會(huì)舉一反三，充分體現(xiàn)出數(shù)學(xué)思維中的邏輯思維特征，避免學(xué)生陷入到單一的模式中，無(wú)法從宏觀的角度分析遇到的困難。

三、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)高中計(jì)算機(jī)信息技術(shù)學(xué)科培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，已經(jīng)成為提升學(xué)生掌握學(xué)科交叉能力的有效途徑，為提高學(xué)生的計(jì)算思維，教師應(yīng)以數(shù)學(xué)思維的角度，培養(yǎng)學(xué)生不同的思維素養(yǎng)，并借助主題以及教學(xué)情境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維活躍能力的同時(shí)，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維，促進(jìn)計(jì)算思維快速發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：林玉惠，福建省漳平市，福建省漳平第一中學(xué)。