基于高中程序课程的计算思维培养策略

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  摘要:目前,我國的计算思维大都体现在理论或理想层面上,未深入具体学科,更没涉及具体专业和课程。本文在概述计算思维产生和发展的基础上,分析了计算思维在高中程序课中的必要性及培养计算思维的策略。
  关键词:计算思维;高中程序课程;自主创新
  一、计算思维的产生和发展
  周以真在2006年首次提出计算思维“代表着一种普遍的认识和一类普适的技能”。她又于2010年给出进一步的定义:“计算思维是与形式化问题及其解决方案相关的一个思维过程,其解决问题的表示形式应该能有效地被信息处理代理执行。”
  1.一些课程“框架”及“标准”制定。2007年美国教授Denning在“伟大的计算原理”概念分类上构建了一个教学框架,即“7个伟大的计算原理”。2011年CSTA研制的《K-12计算机科学教育标准》被作为表现性标准。2013年陈国良、董荣胜把计算思维表述体系框架的7个概念进行分层并都以“计算”为核心。2016年中国《普通高中信息技术课程标准(2016)》在学科核心素养部分提出包括“计算思维”的四个核心要素。
  2.课程涉及领域。2007年在英国讨论计算思维对所涉及哲学、物理、建筑和教育等课程的影响。2010年中国9所985院校联合发布《九校联盟(C9)计算机基础教学发展战略联合声明》。2013年9月在英国讨论课程“Computing”所包括的三个领域:数字素养、信息技术和计算机科学。2016年8月美国发布最新《K-12计算机科学标准(临时)》,包括计算系统、算法与编程、计算的影响等在内的五大概念。2016年中国《普通高中信息技术课程标准》明确提出:在“编程实现方法等内容的基础上”,对“一种程序设计语言编程实现”。
  二、计算思维在高中程序课中的必要性
  1.计算思维的内在价值。处于“形式运算阶段”的高中生已进行抽象的逻辑思维和命题运算。学生经过“确定—分析—提出—方案—确定—方案”环节,思维会得到深层次发展。
  2.自主创新的相互促进。计算思维是把实际问题转化为数学问题,然后建模,设计新算法并解决更复杂问题的思维。这使得高中生能更好地创新思路,解决新问题。
  3.高中程序课中的体现。对于高中程序课程中“算法与设计”的培养,教师因材施教,在不同编程方法的分类中,让学生自主建立算法模型。
  4.社会大背景的支持。利用现代信息技术进行“获取、加工、分析、表达和反馈”已经是中学生的责任。国内外各领域对培养学生计算思维都给予政策、经济及设备上的支持。
  三、基于计算思维在高中程序教学中的现状和不足
  1.计算思维的研究不够深。目前,我国的计算思维大都体现在理论或理想层面上,未深入到具体学科,更没涉及具体专业和课程。
  2.国家发展的步伐差异大。2010年美国计算机教师协会给出详细标准,把与计算思维相对应的标准列为“理解算法”的基本概念,阐述用模拟方式去解决一个问题,能将“大问题”化为“小问题”等。我国借鉴并发展国外课程标准,但效果有待观望。
  3.教材编制不够灵活。高中程序教学中,计算思维运用的教材编制不灵活,限制了教师的教学水平。在实际的教学过程中,教师可以根据自身能力改变环境和方式。
  4.教师的教学情况不一。部分教师由于自身发展的愿望和自我定位较低,很难达到标准的程度,不能做到培养计算思维的教学。
  四、在高中程序课中培养计算思维的实施策略
  1.提高教师对计算思维的培养意识。包括程序在内的信息技术课对培养学生良好的思维方式有重要作用。学生不仅要学知识,还要学习如何学到并运用知识的这种建构思维。
  2.教师要积极引导学生。思维的提升是逐渐培养的。对于“算法和程序设计”课程,教师不仅要给予学生经验指导,更要关注对学生思维的挖掘。
  3.鼓励学生质疑和创新。教师重视学生的计算思维,更要看重学生的设计思维和批判思维,使其学会对知识进行创新和加工。
  4.设计面向计算思维的高中程序课程。这是建立信息技术学科思维的表现。它能够帮助教师在信息技术课上有针对地备课和讲解信息技术知识,传授解决问题的经验,让学生在分步骤和分层的知识上更好地学和练。
  5.组织计算思维迁移的程序教学活动。2016年课标在学科核心素养部分明确提出包括计算思维在内的四个素养。比如,在用计算机设计模拟射击游戏时,学生可以替换一下变量和情境,看能不能依然做好程序。通过这种组织计算思维迁移的程序教学活动,可以培养学生学习程序的兴趣。
  (指导教师:李岩)
  參考文献:
  [1]谢忠新,曹杨璐.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育,2015(11).
  [2]鲍宇,孟凡荣,张艳群.“阶梯式”引导的计算思维自主养成模式[J].电化教育研究,2015(6).
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