從問(wèn)題解決到計(jì)算思維：教學(xué)路徑的探索研究

【摘 要】新課改后，計(jì)算思維成為高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，而基于問(wèn)題解決的教學(xué)方法則是目前培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維最常用方法之一。本文旨在探討如何從問(wèn)題解決出發(fā)，有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，以促使學(xué)生更好地在信息化社會(huì)中生存、創(chuàng)新和發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】問(wèn)題解決；計(jì)算思維；教學(xué)策略

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434" "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2025）02-060-02

引" 言

計(jì)算思維作為信息技術(shù)學(xué)科四大核心素養(yǎng)之一被寫(xiě)進(jìn)了課標(biāo)中[1]，計(jì)算思維的培養(yǎng)也成為信息技術(shù)教師新的教學(xué)重點(diǎn)之一。計(jì)算思維是一種抽象思維，它要求學(xué)生“在信息活動(dòng)中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)；通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問(wèn)題的方案；總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題解決中”[2]。為了讓學(xué)生更快地理解、掌握計(jì)算思維，教師需要將計(jì)算思維置于具體問(wèn)題中，用實(shí)際問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索、實(shí)踐體驗(yàn)，讓學(xué)生在探索實(shí)踐中深入理解計(jì)算思維，在問(wèn)題解決中掌握計(jì)算思維。但從問(wèn)題解決到計(jì)算思維需要一個(gè)過(guò)程，教師需要采用一系列措施引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考與學(xué)習(xí)，從而促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。

促進(jìn)計(jì)算思維發(fā)展的有效策略

1.搭建“實(shí)習(xí)場(chǎng)”，提供計(jì)算思維生成環(huán)境

“實(shí)習(xí)場(chǎng)”是在實(shí)踐中為學(xué)生提供與現(xiàn)實(shí)世界相似的情境，使學(xué)生能夠在搭建的情境中面對(duì)和解決實(shí)際問(wèn)題。如果說(shuō)問(wèn)題是計(jì)算思維的起點(diǎn)，那么“實(shí)習(xí)場(chǎng)”則是計(jì)算思維生成的“土壤”。教師只有將問(wèn)題放置于“實(shí)習(xí)場(chǎng)”中，讓學(xué)生進(jìn)行觀察、分析、經(jīng)歷、體驗(yàn)，才能更好地激發(fā)學(xué)生計(jì)算思維的生成。搭建“實(shí)習(xí)場(chǎng)”，首先必須真實(shí)，一方面要符合事實(shí)規(guī)律，另一方面要貼合學(xué)生實(shí)際。教師可以尋找一些與學(xué)生日常生活緊密相關(guān)的情境，如購(gòu)物結(jié)算、交通出行等。當(dāng)問(wèn)題與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、實(shí)際情境緊密關(guān)聯(lián)時(shí)，學(xué)生能更好地理解計(jì)算思維；同時(shí)，真實(shí)的“實(shí)習(xí)場(chǎng)”還可以幫助學(xué)生意識(shí)到計(jì)算思維在生活中的應(yīng)用價(jià)值。其次，“實(shí)習(xí)場(chǎng)”要有一定的趣味性，教師可以通過(guò)引入游戲元素、故事情節(jié)的方式，激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)際教學(xué)中，教師還可以借助現(xiàn)代教學(xué)手段，如多媒體課件、互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)等，提升“實(shí)習(xí)場(chǎng)”的表現(xiàn)力和感染力，構(gòu)建積極的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中主動(dòng)學(xué)習(xí)。最后，“實(shí)習(xí)場(chǎng)”還可以進(jìn)行跨學(xué)科融合，隨著信息科技的發(fā)展，計(jì)算思維已不再局限于信息技術(shù)學(xué)科，它與其他學(xué)科也有著廣泛的聯(lián)系，將其他學(xué)科知識(shí)融合進(jìn)“實(shí)習(xí)場(chǎng)”，更有助于引導(dǎo)學(xué)生從多角度、多層面分析和解決問(wèn)題，也方便后續(xù)計(jì)算思維的遷移。

2.設(shè)置問(wèn)題鏈，拓展計(jì)算思維發(fā)展路徑

在問(wèn)題解決教學(xué)模式中，問(wèn)題的設(shè)置至關(guān)重要，它是開(kāi)啟學(xué)生思維的金鑰匙，直接決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和思維發(fā)展的深度。如果課堂上看似連續(xù)出現(xiàn)的問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上卻是各自獨(dú)立的狀態(tài)，學(xué)生的思維就會(huì)出現(xiàn)散亂，所以教師應(yīng)當(dāng)抓住思維發(fā)生、發(fā)展的順序及關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)置問(wèn)題鏈，用“問(wèn)”激發(fā)思考，用“鏈”將思維引向深入[3]。教師在設(shè)置問(wèn)題鏈時(shí)，首先要明確教學(xué)目標(biāo)，所有問(wèn)題必須圍繞教學(xué)目標(biāo)展開(kāi)。其次要考慮學(xué)生特點(diǎn)，問(wèn)題鏈難度應(yīng)與學(xué)生水平相契合，太過(guò)簡(jiǎn)單會(huì)讓學(xué)生失去挑戰(zhàn)的興趣，太過(guò)復(fù)雜會(huì)讓學(xué)生無(wú)從下手。教師應(yīng)提前調(diào)查學(xué)情，然后根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)制定出問(wèn)題鏈的定位尺，用定位尺確定問(wèn)題鏈的起點(diǎn)、終點(diǎn)，以及中間的若干定點(diǎn)：當(dāng)學(xué)生水平層次較高時(shí)，定點(diǎn)之間的距離可適當(dāng)拉大些，反之則需要在起點(diǎn)與終點(diǎn)之間多設(shè)幾個(gè)定點(diǎn)。最后分解問(wèn)題，形成問(wèn)題鏈。本著把大問(wèn)題拆解成小問(wèn)題、把復(fù)雜問(wèn)題拆解成簡(jiǎn)單問(wèn)題、把新問(wèn)題拆分成老問(wèn)題的原則，教師根據(jù)定位尺的起點(diǎn)、定點(diǎn)與終點(diǎn)，從初始問(wèn)題情境中分解出若干相關(guān)子問(wèn)題，構(gòu)建出一串有序列的問(wèn)題鏈[4]。在課堂教學(xué)中，教師則按問(wèn)題鏈中的先后順序一一提問(wèn)，一步一步引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、思考和探索，在持續(xù)面對(duì)和解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生逐漸掌握問(wèn)題解決的方法和技巧，形成自己的問(wèn)題解決策略。

3.繪制流程圖，展示計(jì)算思維加工過(guò)程

計(jì)算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵在于把握計(jì)算思維的加工過(guò)程。但思維是抽象的，它是存在于大腦中的一種復(fù)雜而高級(jí)的活動(dòng)，教師只有將抽象的思維通過(guò)具象的形式表達(dá)出來(lái)，才能更好地對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行加工。流程圖就是一種非常重要的思維展示形式，它通過(guò)不同的圖形、清晰的線條和帶指向的箭頭，直觀展示了思維加工過(guò)程中各個(gè)步驟之間的邏輯關(guān)系。在問(wèn)題解決過(guò)程中，教師通過(guò)流程圖的繪制，可以讓學(xué)生直觀地看到問(wèn)題的核心和關(guān)鍵點(diǎn)，降低問(wèn)題的理解難度。特別是面對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生逐步分析流程圖的結(jié)構(gòu)和關(guān)系，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)和規(guī)律。而學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)先繪制流程圖，則可以將復(fù)雜的問(wèn)題解決過(guò)程分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的步驟，更快地梳理出問(wèn)題的關(guān)鍵信息和邏輯關(guān)系，找到解決問(wèn)題的思路。因此，流程圖可使整個(gè)思維過(guò)程變得有條理和具有系統(tǒng)性，特別是學(xué)生使用“畫(huà)程”軟件繪制流程圖時(shí)，還可以借助軟件功能直接運(yùn)行流程圖，即時(shí)得到運(yùn)行結(jié)果，然后用得到的結(jié)果反過(guò)來(lái)檢驗(yàn)算法正確與否，大大提高了檢驗(yàn)效率，同時(shí)還有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高他們的學(xué)習(xí)參與度。

4.歸納問(wèn)題解決模型，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維遷移應(yīng)用

在課標(biāo)中，計(jì)算思維水平還要求學(xué)生能夠把在一個(gè)問(wèn)題中獲得的思維模式或經(jīng)驗(yàn)方法，應(yīng)用到其他問(wèn)題或者其他領(lǐng)域中，這也要求學(xué)生具備計(jì)算思維的遷移應(yīng)用能力。因此，教師在課堂上解決了一個(gè)問(wèn)題后，還需要對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)、梳理和歸納，將復(fù)雜問(wèn)題抽象為更簡(jiǎn)單的普適性問(wèn)題解決模型。通俗地說(shuō)，就是指引導(dǎo)學(xué)生從具體問(wèn)題中抽象出一般的規(guī)律和方法。例如，當(dāng)完成“計(jì)算一個(gè)班級(jí)所有學(xué)生的平均分”問(wèn)題后，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生提取出該問(wèn)題的關(guān)鍵元素：班級(jí)、學(xué)生、分?jǐn)?shù)和平均分，然后將“班級(jí)”抽象為一個(gè)“字典”，“學(xué)生”抽象為字典中的一個(gè)“字”，“分?jǐn)?shù)”則為該字對(duì)應(yīng)的“值”，“平均分”則是所有值的算術(shù)平均值。這樣，我們就得出了計(jì)算一個(gè)字典中所有值的算術(shù)平均值的問(wèn)題解決模型。然后在生活中尋找同類(lèi)問(wèn)題，如計(jì)算某地平均氣溫、計(jì)算學(xué)生平均身高等。學(xué)生在解決新問(wèn)題時(shí)，通過(guò)比較新問(wèn)題與已知問(wèn)題的結(jié)構(gòu)和特征，找到它們之間的相似性，用問(wèn)題解決模型得出新問(wèn)題的解決方法。由此可見(jiàn)，問(wèn)題解決模型在助力計(jì)算思維遷移方面扮演著關(guān)鍵角色，它能夠提供一種系統(tǒng)化的方法來(lái)理解和解決問(wèn)題，進(jìn)而促進(jìn)計(jì)算思維的遷移應(yīng)用。

結(jié)" 語(yǔ)

計(jì)算思維的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過(guò)程，需要教師在教學(xué)中不斷完善和優(yōu)化。在這個(gè)過(guò)程中，教師一方面需要不斷探索和實(shí)踐，不斷更新教學(xué)理念和方法，另一方面則要為學(xué)生營(yíng)造自由、寬容的課堂文化氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生自由思考，積極探索。師生只有共同努力，才能尋找到更加有效的教學(xué)方法和策略，從而提高學(xué)生的計(jì)算思維能力，為他們未來(lái)的學(xué)習(xí)和生活奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

注：本文系江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十五期基礎(chǔ)教育課程教學(xué)管理改革研究專(zhuān)項(xiàng)課題“以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提升高中生計(jì)算思維的實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：2023JY15-GL-L22）、江蘇省蘇州市吳中區(qū)“十四五”規(guī)劃課題“基于項(xiàng)目式教學(xué)的信息技術(shù)學(xué)科‘四感’教學(xué)策略研究”（課題批準(zhǔn)編號(hào)：145QG3003）的研究成果

參考文獻(xiàn)

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編" "輯：張曉震