以問題設計為抓手 培養(yǎng)學生計算思維

王芳

【摘 要】問題是思維的開始，層層遞進的問題鏈能促進學生深入思考和探索問題，提升學生的思維品質。本文從培養(yǎng)學生計算思維的視角，以初中信息科技課程教學問題設計為抓手，通過探究優(yōu)質的問題設計，提升基于問題解決學習任務的能力，從而促進學生計算思維能力的形成。本文從新的視角探索培養(yǎng)計算思維的途徑，是對計算思維培養(yǎng)方式的一種積極探索。同時，立足核心素養(yǎng)，學習探索信息科技課程教學方法，是對課程教學實踐創(chuàng)新的一種積極嘗試。

【關鍵詞】計算思維；問題設計；問題解決

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）02、03-088-02

計算思維與問題設計

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出，計算思維是個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決的過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。具備計算思維的學生，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決方案；能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程，反思、優(yōu)化解決問題的方案，并將其遷移運用于解決其他問題。[1]

問題是思維的開始，層層遞進的問題串能促進學生深入思考和探索問題，提升學生的思維品質。信息科技課程教學中的問題解決具有非常重要的地位，一方面在課程倡導的項目式學習方式和任務驅動學習方式的教學中，推進學習進程的重要策略之一就是問題驅動；另一方面基于問題解決的學習本身就是信息科技課程重要的教學方式之一。教學問題質量的高低，直接影響教學效果，因此，教師必須考慮問題的來源，問題的設計及呈現(xiàn)方式和問題的結構性等。

學生解決一個優(yōu)質問題的收獲要遠遠超過解決大量的低價值問題。教學問題的價值是多維的，至少包括問題鏈之間的邏輯關系，如問題的梯度和迭代性；問題的難度和復雜度；問題解法的多樣化和差異性等。在基于問題解決的課堂中，計算思維養(yǎng)成依賴于問題解決過程，取決于優(yōu)質的問題設計。

問題鏈的設計方法

問題鏈是一組相關聯(lián)的系列問題集合，是對學習任務或者核心問題分解細化而產(chǎn)生的系列主干問題。課堂中，學生通過分別解決系列主干問題達到解決核心問題、完成學習任務的目的。課堂中核心問題可能是顯性的，也可以是隱性的，但是問題鏈必須明確具體地呈現(xiàn)出來。問題鏈設計是對學生學習內容及過程進行問題化的具體實現(xiàn)。

問題鏈設計首先要保證系列問題能夠較好地反映課堂主問題或者主要任務的基本要求，這是教學目標達成的需要；問題鏈的設計還要考慮問題的提出應便于促進師生有序有效地開展教學活動，并在活動中完成相應任務，這是教學方案實施的要求；問題鏈的系列主干問題之間須具有較強的結合性，邏輯關系清晰，能充分體現(xiàn)知識的結構與聯(lián)系。問題鏈的設計方法很多，可以從學生的認知沖突出發(fā)，設計問題鏈；也可以從問題分析的角度出發(fā)，設計問題鏈；還可以基于具體的問題情境，設計問題鏈。

指向計算思維培養(yǎng)的問題設計案例

問題總是蘊含在一定的情境之中，在情境中解決問題，能夠促進學習真正發(fā)生，提升學生的思維品質，培養(yǎng)計算思維。如何從情境中挖掘有價值的問題鏈是我們當下需要解決的問題。情境教學作為發(fā)展學生核心素養(yǎng)的重要手段之一，如何從真實的問題情境中，挖掘出系列有梯度、有關聯(lián)的問題鏈，讓學生在解決問題的過程中形成計算思維能力，是我們迫切需要解決的問題。

“VB中的定時器：制作龜兔賽跑動畫”選自蘇教版初中信息技術教材8年級第4章算法與程序設計，本節(jié)課的目標是讓學生掌握VB中的定時器這一控件，能夠利用定時器控件制作“龜兔賽跑”動畫。此前，學生已經(jīng)掌握了程序設計的三大結構：順序結構、選擇結構和循環(huán)結構，能夠使用for循環(huán)或者while循環(huán)語句編寫簡單的循環(huán)結構程序。本節(jié)課旨在讓學生使用VB中的定時器這一控件來實現(xiàn)循環(huán)，通過制作兔子、烏龜兩個角色的原地運動及跑步運動的動畫效果，從而認識并掌握定時器這一重要的循環(huán)控制控件的使用方法，深刻體驗定時器控件實現(xiàn)循環(huán)和用while語句或for語句在實現(xiàn)循環(huán)上的異同，感受定時器控件在循環(huán)控制中的適用場合和重要作用。

1.問題設計

本節(jié)課的情境就是龜兔賽跑這一動畫，學生對龜兔賽跑這個寓言故事很熟悉，圍繞這一動畫情境，教師設計了如下幾個問題。問題1：如何讓兔子出現(xiàn)在草地上？問題2：如何讓兔子在草地上做原地熱身運動？問題3：如何讓兔子以一定速度奔跑起來？問題4：如何添加烏龜角色，并實現(xiàn)龜兔賽跑動畫效果？問題5：請自主改編龜兔賽跑故事，并實現(xiàn)其動畫效果。

2.問題分析

這五個問題是制作龜兔賽跑動畫的關鍵問題，解決了這五個問題，自然就完成了動畫作品。

問題1的設計主要是為了喚起學生已有的知識經(jīng)驗，為學習新知奠定基礎。本節(jié)課的動畫效果基于定時器控件（timer）和圖像控件（image），定時器控件屬新知，圖像控件屬于舊知。通過“如何讓兔子出現(xiàn)在草地上”這一問題，喚醒學生對圖像控件的已有認知，掌握LoadPicture函數(shù)的使用方法，能夠通過代碼來修改圖像，為后續(xù)學習奠定基礎。

問題2的設計主要是為了引入定時器控件這一新知?！叭绾巫屚米釉诓莸厣献鲈責嵘磉\動”是一個相對簡單問題，目的是為了引入定時器控件，使用定時器控件實現(xiàn)循環(huán)，控制三張相關聯(lián)的兔子照片快速切換，實現(xiàn)兔子原地跑動的動畫效果。通過對這一問題的探究，學生體驗了定時器控件的功能，明確了定時器何時開始工作及定時器工作的時間間隔問題，即掌握了定時器的Interval和Enabled兩個重要屬性，達到了學習新知的目的。

問題3的設計是為了讓學生靈活運用新知?！叭绾巫屚米右砸欢ǖ乃俣缺寂芷饋怼?，這一問題指向的任務在難度上實現(xiàn)了遞進。學生需要進一步分析，才能發(fā)現(xiàn)任務中隱含的定時器可以實現(xiàn)的循環(huán)功能。奔跑起來，即對象位置發(fā)生了變化，一定的速度就是單位時間內位置移動的距離一定。這同樣是一個周期性規(guī)律變化的動畫效果，可以借助定時器實現(xiàn)。實現(xiàn)方法是，在兔子“原地熱身跑”的同時，改變其位置（對象實例的left屬性），在實際操作過程中，部分學生會使用兩個定時器來實現(xiàn)，分別控制對象和速度。

問題4的設計是為了讓學生自主實踐，實現(xiàn)知識的應用與鞏固。解決了前面三個問題，問題4的設計意圖非常明顯，給學生提供一個課堂及時鞏固新知的機會，學生自主完成另外一個角色“烏龜”的動畫效果。在完成了兔子角色的動畫效果后，學生已經(jīng)具備了獨立完成烏龜角色的能力，在實踐中，若遇到問題還可以參照兔子的實現(xiàn)過程來解決。

問題5的設計是為了體現(xiàn)自主性和創(chuàng)造性。問題5體現(xiàn)個性化學習思想，學生按照自己的設想，改編龜兔賽跑故事，并運用所學知識來模擬實現(xiàn)，體現(xiàn)了學生的自主性和創(chuàng)造性。

這節(jié)課中設計的五個問題，是制作龜兔賽跑動畫的主干問題，它們并不是完全并列的關系，而是不斷上升的遞進關系，前一個問題的解決是后一個問題的邏輯起點，問題的難度及復雜度層層遞增，逐步向目標靠近。這些問題指向的任務層層遞進，在學生已有認知的基礎上，逐步提高，促進了學生思維品質的提升。

就如前面提到的，問題鏈設計既要保證系列問題能夠較好地反映課堂主問題或者主要任務的基本要求，這是教學目標達成的需要；又要考慮問題的提出應便于促進師生有序有效地開展教學活動，并在活動中完成相應任務，這是教學方案實施的要求。課堂教學中問題的設計要層層遞進，不同階段解決的問題往往存在著不斷上升的遞進關系，前階段問題的解決是后階段問題的邏輯起點，問題的難度及復雜度層層遞增，逐步向目標靠近，在這樣遞進的過程中，學生才能更加深入地理解制作方法，才更有利于計算思維能力的培養(yǎng)。

參考文獻

中華人民共和國教育部. 義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2022.

作者單位：江蘇淮陰中學教育集團清浦開明中學

編? ?輯：馮艷艷