探討高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

鄭小瑞

摘 要：針對(duì)信息技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，并采取創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、巧借任務(wù)驅(qū)動(dòng)、注重實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)等措施，最后以遞歸算法教學(xué)為例，通過(guò)實(shí)例探究闡述學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)方法，使學(xué)生能夠更好地掌握和運(yùn)用信息技術(shù)解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);計(jì)算思維;培養(yǎng)措施

在素質(zhì)教育背景下，信息技術(shù)教學(xué)中不僅要傳授學(xué)生理論知識(shí)，還應(yīng)重視計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，積極采取有效措施，以計(jì)算機(jī)思維為切入點(diǎn)，使學(xué)生在計(jì)算機(jī)方面的創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力得到顯著提升。但是，當(dāng)前信息技術(shù)教學(xué)中存在些許問(wèn)題，需要采取科學(xué)、有效的措施進(jìn)行完善，以此提高教學(xué)實(shí)效性。

一、高中信息技術(shù)教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

（一）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，降低知識(shí)難度

在信息技術(shù)教學(xué)中，針對(duì)理解難度較大的概念，在明確探究目標(biāo)的前提下，教師可通過(guò)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的方式，降低知識(shí)理解難度。以約瑟夫算法為例，教師可在班級(jí)內(nèi)隨機(jī)選出6名學(xué)生，手拉手站在教室前面，此時(shí)教師說(shuō)：“如若從第一名學(xué)生開(kāi)始數(shù)，第三位學(xué)生出列，最后出列的是哪一位？”此時(shí)學(xué)生便紛紛開(kāi)始猜測(cè)，某某是最先出來(lái)的，然后是某某出來(lái)，最后又是誰(shuí)出列。在此過(guò)程中，全班學(xué)生均參與到互動(dòng)思考之中，此時(shí)教師提示學(xué)生可用鏈表知識(shí)對(duì)上述算法進(jìn)行描述，幾名學(xué)生很快便寫(xiě)出了代碼，對(duì)于一些基礎(chǔ)良好、興趣濃烈的學(xué)生，教師還可引導(dǎo)其用數(shù)組的方式描述問(wèn)題，由全體學(xué)生進(jìn)行檢驗(yàn)。由此可見(jiàn)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境可使學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)之中，在降低知識(shí)理解難度的同時(shí)又能夠增強(qiáng)學(xué)生記憶。

（二）巧借任務(wù)驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)計(jì)算思維

大部分信息技術(shù)教師都有此體會(huì)，教給學(xué)生一門(mén)知識(shí)或技能較為容易，但教會(huì)他們某種思維難度較大，對(duì)此可采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式。在傳授教學(xué)理論的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、思考和解決問(wèn)題的能力。在此種教學(xué)模式實(shí)施過(guò)程中，任務(wù)設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，教師應(yīng)根據(jù)本章節(jié)的教學(xué)要點(diǎn)，最大限度地創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，最好引入工程技術(shù)中的真實(shí)案例，使學(xué)生能夠被迅速帶入教學(xué)情境之中。例如，在學(xué)習(xí)循環(huán)語(yǔ)句時(shí)，教師如若單純講解語(yǔ)法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程與重要性等，勢(shì)必會(huì)枯燥乏味，學(xué)生很難提起興趣，還會(huì)越聽(tīng)越糊涂，產(chǎn)生厭學(xué)、抵觸心理。此時(shí)，教師可通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用小程序的方式，在成績(jī)輸入時(shí)應(yīng)用循環(huán)語(yǔ)句，拉近學(xué)生與知識(shí)的距離，深刻感受到學(xué)習(xí)的意義與價(jià)值，從而激發(fā)自在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，更好地掌握這一知識(shí)。

二、信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)案例

以“算法與程序設(shè)計(jì)”一課中“遞歸算法”為例，對(duì)信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)。

（一）引入例題

教師給出學(xué)生題目，一群猴子在樹(shù)上摘桃，每天都吃當(dāng)前桃子總數(shù)的一半多一個(gè)，到了第10天只剩一個(gè)桃，請(qǐng)問(wèn)猴子一共摘了多少桃？教師在班級(jí)內(nèi)隨機(jī)選出十位學(xué)生，讓其分別計(jì)算其中一天桃子數(shù)量，負(fù)責(zé)計(jì)算第十天桃子數(shù)量的學(xué)生答案為1個(gè)，隨后將答案交給前一位同學(xué)，由第九位同學(xué)對(duì)桃子數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，公式為（A+1）×2，A為前位學(xué)生的答案，然后將所得結(jié)果傳給第8位學(xué)生，以此類(lèi)推。由于每天桃子數(shù)量均為第二天數(shù)量加1的二倍，與遞歸條件相符合，因此可采用遞歸來(lái)計(jì)算，計(jì)算流程如下：

1.將天數(shù)day作為變量，如若day的數(shù)值為10，則剩下一個(gè)桃子，即return（digui（day+1）+1）×2，直至day的數(shù)值為10時(shí)結(jié)束。

2.構(gòu)建輸出函數(shù)digui，代表猴子每天吃剩的桃子數(shù)量。

3.返回主菜單。

利用上述程序進(jìn)行計(jì)算時(shí)，共計(jì)遞歸9次，但輸出了10個(gè)數(shù)值，循環(huán)次數(shù)為10，因此算法時(shí)間復(fù)雜度為0（n）。

（二）啟發(fā)引導(dǎo)

在教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)計(jì)算思維特征，對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，引導(dǎo)其利用計(jì)算思維遞歸方式，使上述問(wèn)題得到有效解決。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，采用遞歸逆向思維，由后向前推導(dǎo)。此時(shí)，教師還可將上述問(wèn)題進(jìn)行引申，即求任意天數(shù)桃子的數(shù)量與剩下桃子的數(shù)量，即one day（）。首先，應(yīng)確定任意一天的范圍所在，對(duì)天數(shù)變量進(jìn)行定義，將要求的一天輸入其中，即if（day≥1&&day≤10），在此范圍內(nèi)的任何一天都有剩余的桃子;其次，初始信息n的數(shù)值為10，count的數(shù)值為1，也就是在第10天只剩1個(gè)桃子;利用簡(jiǎn)單while語(yǔ)句即可實(shí)現(xiàn)，循環(huán)條件可設(shè)置為n！=day，通過(guò)公式進(jìn)行計(jì)算，count=（count+1）×2，循環(huán)執(zhí)行，直至n的數(shù)值為day，便可得出此時(shí)剩余桃子的數(shù)量，即count;在上述天數(shù)中，猴子所吃掉桃子數(shù)量的計(jì)算公式為：C=A-B，其中，A代表的是前天剩余桃子數(shù)量，B代表的是今日所剩桃子數(shù)量，A的數(shù)值為B數(shù)值加1的二倍，即可得出當(dāng)天猴子所食桃子的數(shù)量與剩余個(gè)數(shù);反之，if（day<1&&day>10）時(shí)，所輸出天數(shù)便無(wú)剩余桃子，返回主頁(yè)面。在該程序中，需要對(duì)n-day+1次進(jìn)行對(duì)比，因此算法時(shí)間復(fù)雜度為0（n）。

綜上所述，在信息技術(shù)教學(xué)中，計(jì)算思維屬于學(xué)科基礎(chǔ)的存在，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維不但是教學(xué)目標(biāo)之一，而且是課程創(chuàng)新的新思路。對(duì)此，教師應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境、巧借任務(wù)驅(qū)動(dòng)、注重實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)，有效彌補(bǔ)以往教學(xué)中存在的不足，使教學(xué)效率得到顯著提升，學(xué)生的計(jì)算機(jī)素養(yǎng)與思維得到高效養(yǎng)成。

參考文獻(xiàn)：

周挺.高中信息技術(shù)算法模塊計(jì)算思維的培養(yǎng)策略[J].好家長(zhǎng)，2019（16）：62-64.