高中生計(jì)算思維的進(jìn)階培養(yǎng)

張建鵬

計(jì)算思維是高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，對(duì)它的培養(yǎng)是高中信息技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，因此，在《算法與程序設(shè)計(jì)》教學(xué)中，筆者利用小游戲的程序設(shè)計(jì)探索計(jì)算思維的培養(yǎng)。教學(xué)中，隨著對(duì)程序知識(shí)學(xué)習(xí)的深入，筆者不斷對(duì)小游戲程序進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，在此過(guò)程中，學(xué)生的計(jì)算思維得到運(yùn)用和發(fā)展。這個(gè)游戲程序分別用在了教學(xué)的三個(gè)階段。

● 第一階段：程序的初步認(rèn)識(shí)，計(jì)算思維的初步運(yùn)用

本階段的目標(biāo)是熟悉編程環(huán)境，掌握程序中的一些基本概念，激發(fā)對(duì)程序的學(xué)習(xí)興趣。需要學(xué)生掌握控件及控件對(duì)象的使用，熟悉不同對(duì)象屬性的設(shè)置和單擊事件的控制，學(xué)會(huì)運(yùn)行、調(diào)試程序，逐步熟悉程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和規(guī)則，初步形成把問(wèn)題轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中解決的認(rèn)識(shí)。

設(shè)計(jì)問(wèn)題：利用VB設(shè)計(jì)和制作一個(gè)簡(jiǎn)單的《真心話大冒險(xiǎn)》小游戲。

教學(xué)程序?qū)嵗骸墩嫘脑挻竺半U(xiǎn)》初級(jí)版本，在窗體中設(shè)置多個(gè)標(biāo)簽控件對(duì)象，分別用來(lái)單擊顯示相應(yīng)問(wèn)題。利用標(biāo)簽的單擊事件改變標(biāo)簽對(duì)象的Caption屬性，達(dá)到顯示問(wèn)題內(nèi)容的目的。

在學(xué)習(xí)實(shí)踐中，并不局限于教學(xué)實(shí)例的制作，可以利用其他控件對(duì)象對(duì)程序進(jìn)行修改，如利用按鈕和按鈕的單擊事件，在標(biāo)簽對(duì)象中顯示問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)程序?qū)嵗亩鄻有浴Ａ硗?，利用此?shí)例的特點(diǎn)，還可以擴(kuò)展到其他應(yīng)用上，如設(shè)計(jì)一個(gè)性格與顏色測(cè)試程序、簡(jiǎn)單的心理測(cè)試軟件等。通過(guò)程序?qū)嵗亩鄻有孕薷?，讓學(xué)生加強(qiáng)知識(shí)的運(yùn)用和思維的擴(kuò)展，建立初步的計(jì)算模型，快速地解決問(wèn)題。

● 第二階段：程序的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生的計(jì)算思維得到充分的發(fā)揮

本階段讓學(xué)生明確程序的基本結(jié)構(gòu)，掌握程序中數(shù)據(jù)類(lèi)型、變量、常量、函數(shù)的概念，并熟練運(yùn)用這些知識(shí);讓學(xué)生學(xué)會(huì)讀取和使用流程圖，來(lái)觀察和確定程序的執(zhí)行過(guò)程，并能轉(zhuǎn)換為程序代碼。

設(shè)計(jì)問(wèn)題：設(shè)計(jì)制作《真心話大冒險(xiǎn)》的初級(jí)版本，很好玩，但也發(fā)現(xiàn)它不夠靈活，隨機(jī)抽取問(wèn)題是這個(gè)游戲中非常重要的環(huán)節(jié)，讓我們來(lái)一起完成游戲的一次進(jìn)化。

教學(xué)程序?qū)嵗骸墩嫘脑挻竺半U(xiǎn)》中級(jí)版本，在窗體中設(shè)置一個(gè)標(biāo)簽控件對(duì)象，用來(lái)顯示相應(yīng)問(wèn)題，通過(guò)單擊真心話和大冒險(xiǎn)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)顯示問(wèn)題。本實(shí)例利用隨機(jī)函數(shù)和選擇結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的設(shè)計(jì)制作。

對(duì)于選擇結(jié)構(gòu)的利用，要求學(xué)生嘗試使用if語(yǔ)句的多種形式或select case語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的功能。透過(guò)對(duì)選擇結(jié)構(gòu)的深入學(xué)習(xí)，學(xué)生能逐漸發(fā)現(xiàn)不同語(yǔ)句的用法和作用，明確在什么條件下選擇什么樣的語(yǔ)句更合適，建立有效的計(jì)算模型，學(xué)會(huì)從不同的角度思考問(wèn)題。

● 第三階段：高級(jí)組件的應(yīng)用，讓學(xué)生計(jì)算思維有一定的擴(kuò)展

本階段要求學(xué)生掌握一些高級(jí)組件的應(yīng)用，理解不同事物、時(shí)間與空間到計(jì)算機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)換，對(duì)從事物到抽象、從抽象到事物有更深的認(rèn)識(shí)。掌握時(shí)鐘、畫(huà)線和圖像控件的使用，明確加載圖片路徑的方式，掌握時(shí)鐘對(duì)象和畫(huà)線對(duì)象之間的變化聯(lián)系。

設(shè)計(jì)問(wèn)題：多人參與，人與問(wèn)題的隨機(jī)性的實(shí)現(xiàn)，建立友好的使用界面，讓我們一起來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲的高級(jí)進(jìn)化。

教學(xué)程序?qū)嵗骸墩嫘脑挻竺半U(xiǎn)》高級(jí)版本，引入時(shí)間和空間的控件來(lái)幫助程序的設(shè)計(jì)，增加程序的靈活性，使用對(duì)話框、時(shí)鐘、圖像等對(duì)象，增強(qiáng)界面的表現(xiàn)效果，結(jié)合中級(jí)版本，對(duì)時(shí)鐘對(duì)象和全局變量的控制，以尋求達(dá)到程序的最佳效果，進(jìn)一步完善游戲程序。

在程序的制作過(guò)程中，掌控對(duì)象的功能和對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的時(shí)空變化，確立程序的時(shí)間和空間基本模式，優(yōu)化程序的界面，豐富程序的功能，讓學(xué)生站在多角度考慮問(wèn)題。

在游戲程序的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，通過(guò)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的游戲、功能上的優(yōu)化以及界面的交互性設(shè)計(jì)，讓學(xué)生逐步求解。游戲的進(jìn)化過(guò)程，也是思維方法的進(jìn)化過(guò)程從最初的問(wèn)題簡(jiǎn)單抽象到復(fù)雜抽象，從實(shí)現(xiàn)形式的簡(jiǎn)單構(gòu)造到復(fù)雜構(gòu)造，從處理問(wèn)題的單一性到多樣性，逐步豐富和完善程序的功能，讓學(xué)生體會(huì)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程，拓展學(xué)生的思維方法和思維廣度，讓學(xué)生體驗(yàn)到利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的樂(lè)趣和方式。

● 教學(xué)反思

①計(jì)算思維能力培養(yǎng)的有效途徑就是讓其得到運(yùn)用。學(xué)生已有的生活經(jīng)歷以及通過(guò)其他學(xué)科的學(xué)習(xí)，使其具備了一定的計(jì)算思維能力，通過(guò)游戲設(shè)計(jì)制作，學(xué)生分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法、操作實(shí)踐，把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中來(lái)處理，對(duì)程序?qū)嵗牟煌瑢?shí)現(xiàn)形式進(jìn)行探索，實(shí)現(xiàn)了自身能力的充分應(yīng)用，計(jì)算思維能力得到進(jìn)一步發(fā)揮和擴(kuò)展。

②本實(shí)例依據(jù)學(xué)習(xí)知識(shí)的不同階段，把程序分成不同的版本，既有知識(shí)的推進(jìn)，又有實(shí)例的連貫性，把所學(xué)、所思、所想應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)當(dāng)中，推進(jìn)了程序的進(jìn)化，鍛煉了學(xué)生的思維能力。雖然一個(gè)實(shí)例不能涵蓋所有的知識(shí)，但是此實(shí)例能讓一個(gè)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單化到復(fù)雜化再到簡(jiǎn)單化，突出問(wèn)題的不同解決方式，以鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維能力，提升信息素養(yǎng)。

③教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐要遵循學(xué)科知識(shí)和學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，在追求教學(xué)效率的同時(shí)，要抓住每一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。例如，對(duì)象的命名，看似簡(jiǎn)單，卻蘊(yùn)含著處理信息的素養(yǎng);本實(shí)例中控件的使用，使得學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)抽象事物的過(guò)程認(rèn)識(shí)大打折扣，不如采用自定義類(lèi)讓學(xué)生對(duì)類(lèi)理解得更加透徹。所以，教學(xué)要遵循學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。

④雖然高中生的邏輯思維能力和獨(dú)立處理問(wèn)題的能力比較強(qiáng)，可以獨(dú)立處理很多問(wèn)題，但其合作能力有待提高，所以在要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)的同時(shí)，更要注重對(duì)學(xué)生合作探究能力的培養(yǎng)。問(wèn)題的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，需要認(rèn)真對(duì)待、精心思考，注意每一個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)指導(dǎo)，突出學(xué)生合作探索的過(guò)程，這樣更有利于學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

⑤計(jì)算思維的培養(yǎng)要開(kāi)闊思路，不能局限于信息技術(shù)學(xué)科和學(xué)科內(nèi)的某一些知識(shí)，計(jì)算思維是綜合知識(shí)的運(yùn)用，要注重與學(xué)生生活實(shí)際的聯(lián)系和知識(shí)的遷移。計(jì)算思維不是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域獨(dú)有的，它可以來(lái)源于各個(gè)領(lǐng)域，同樣也可以應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

計(jì)算思維為高中信息技術(shù)課堂注入了新的活力，計(jì)算思維的教與學(xué)，需要教師在教學(xué)中不斷地實(shí)踐和探索。信息技術(shù)教師只有多學(xué)習(xí)，多思考，多實(shí)踐，多反思，才能把計(jì)算思維的培養(yǎng)落到實(shí)處。