高中信息技術教學中學生計算思維的培養論文

摘 要：計算思維是一種重要的科學思維能力, 本文從講述計算思維的涵義出發, 論述了高中信息技術課程中如何通過建立用計算思維解決問題的方法模型養成計算思維。

關鍵詞：信息技術課程; 計算思維; 解決問題; 算法;

中學信息技術課程的任務之一便是發展學生思維、鍛鍊學生解決問題的能力, 將計算思維的探索和引導接入高中信息技術課程中能夠有效培養學生的科學思維, 進而深化認知能力、擴寬思考問題的維度、提高學習知識的效率。

一、計算思維的含義

計算思維[1]的英文釋義是Computational thinking, 顧名思義, 即是將計算機的思維用在人的思考裏。拓展開來, 便是我們用計算機的基礎概念、計算方法、語言邏輯等去思考、設計和解決人的問題。

更形象一點, 在超市裏結賬時你會選擇哪個收銀臺, 這是計算思維中的多服務器模型;當你做飯時怎麼安排食物操作的優先順序, 這是計算思維中的在線算法;當你想要找到丟失的物件時會選擇原路返回, 這是計算思維中回溯的方法;當你今天需要去某個場合時, 你會在出門前準備好需要的各類物品, 這便是計算思維中的預取和緩衝。因此, 計算機思維其實已經滲透到了生活的方方面面, 同時, 它可以幫助我們更好的建立科學的思維模型, 從而更高效高質的分析問題、解決問題。

二、通過信息課程養成計算思維

高中信息技術課程的計算思維滲透便是學習各類計算機方式方法和建模, 藉此逐漸提高學生認知水平和計算機科學使用技能。

(一) 建立用計算思維解決問題的.方法模型

計算思維最終的目的是通過建模等計算過程達到問題最有效最優化的求解方案。因此, 養成計算思維的第一步, 就是了解用計算思維解決問題的一般方式, 如圖所示。首先, 便是將問題的情境呈現出來, 使之能夠使用工具如計算機等進行解決;接着對問題的數據進行分析;之後, 能夠將問題情境抽象成一個模型;之後, 通過一系列有序的步驟, 將此類問題 (這個模型) 的解決方案實現自動化;通過實踐分析, 判斷和識別出最有效的解決方案;最後, 可將方案進行深化推廣。

這便是運用計算思維解決問題的一般方式, 在學習和生活中, 遇到任何問題, 首先應該去思考如何運用此種方式方法來進行問題的分析、思考、解決等。久而久之, 便能逐漸提高系統、科學的思維能力和思考習慣。

(二) 運用模型培養計算思維案例

本節通過一個算法問題, 運用計算思維解決問題的一般方法模型來體現如何培養計算思維的運用能力。十個評委的打分中, 去掉一個最高分、一個最低分, 計算剩餘的平均值, 這即爲選拔性比賽的一般規則, 現在需要爲這項規則設計算法。

1) 運用關注點分析法分析問題, 即將複雜問題簡化爲簡單問題的累積。如這道題中, 將最終結果的計算簡化爲三個過程的累積:a.求和;b.選取最大值和最小值;c.計算平均值。

2) 分析數據。這個過程需要進行抽象, 將S表示爲分數和, Max表示最大值, Min表示最小值, df是最終計算結果, 平均數。

3) 選取計算思維中合適方法進行步驟的求解。a.採用累加法進行數據求和;b.採用擂臺法進行最大值、最小值查找。

4) 展開學習擂臺法。這一過程需要通過互聯網檢索來進行。

5) 算法流程圖製作。這一過程可藉助visio軟件, 並且體現了構造建模法。

6) 程序語言實現。這一過程需要使用vb語言, 並進行上機調試, 體現了糾錯的驗證方法。

(三) 從教材學習中探究計算思維

“信息獲取的過程”是教材中“信息獲取”單元的一個模塊, 它便運用了抽象與分解的思維。所謂抽象便是從一個個例當中抽象出一般模型, 這個模型可以是實現過程、處理辦法等等;所謂分解便是將一個問題分解成各個組成步驟, 逐一進行分析。除此之外, 在計算機編程和人工智能的學習模塊中, 一般將複雜的問題分解成需要能夠被簡單解決的小問題, 並且通過簡單問題的解決辦法類推出可以藉助計算機進行實現的算法, 這便是計算思維中的轉化思維。

三、總述

計算思維是一種終生受益的思維方式, 高中是人的一生學習能力最強, 且養成思維最關鍵的時期。因此, 在高中信息技術課程學習中, 應着力建立運用計算思維解決問題的方式方法, 循序漸進地培養計算思維。

參考文獻：

[1] 楊男才.基於計算思維的高中信息科技《算法與程序設計》教學探究[D].上海師範大學, 2013.