高中信息技术教育中的算法思维培养研究

林振平

广州市第八十六中学 广州 510700

1 算法思维的定义

在与普通高中实验教科书有关的《信息技术（培训资料）》中提出这样的看法：“身处信息社会的学生还必须掌握两种思维方法：批判性思维和算法思维。算法思维通常被认为是解决问题的过程性思维方法，但我们则进一步把算法思维看作是人与机器共通的思维形式。”

在本文开展研究过程中，本文把它视为发现问题、确定问题以及就问题展开相关分析的组成部分。这样就可以在很大程度上分析、分解以及简化问题，从而可以更好地解决问题。作为行之有效的分析和解决方法，教师需要在教学过程中训练学生的算法思维模式，这样就能够让学生更好地分析问题，把握它的现象与本质，为理解其他相似问题提供有益的思考经验。

2 意义

2.1 提高思维能力

尽管算法都具备了强大的形式与功能，但是它们的形成和发展都经历了一系列过程，人们也需要不断地感知、观察、抽象、识别、归纳算法的相关资料和信息。同时，还要不断地发现、利用、选择以及推广算法等，这些过程在很大程度上体现了人们的算法思维水平和算法能力。此外，也可以详细而真实地体现学生的数学思维能力，学生就可以理性地思考和判断在这些事物中所隐藏的数学模式，从而为解决问题提供更好的思路和方法。

2.2 培养行事逻辑思维能力

算法可以在很大程度上减轻人们的数学脑力劳动，尽管它的形式比较机械化，很多情况下还可以借助计算机来取代它们。算法思维可以非常独特的方式来广泛地描述各类操作程序。因此，在学习算法的过程中，学生可以理解和体验算法过程，较好地理解和把握算法的精神和思想，这样就可以让他们切实可行地借助算法来解决实际问题。在数学、计算机等科目中存在算法，而且在日常生活中也能够运用算法来处理问题。从它的概念可以看出来，在算法中的各部分都遵循了相当详细而明确的规则，这样才能够根据相关顺序、循环以及条件分支来形成相关的序列性结构。这样一来，人们可以更好地把握事物操作步骤和程序，也可以强化人们的条理性思维习惯。

在处理异常复杂的资料、信息和问题的过程中，算法思维在很多情况下被当成解决问题的过程性思维方法。人们通常会借助制作程序框图来更好地描述、表达和分析问题，这样就能够在很大程度上理顺问题要素之间的关系，也可以有条理地组织相关信息。在日常生活中，人们可以根据具体“算法”来快速地解决各类问题，这也是它在日常生活、工作中的具体体现和渗透。在这种情况下，人们可以形成清晰的思路，理顺各部分关系，这也就能够有轻有重、分清主次地解决具体问题。

3 高中信息技术教学中算法思维培养的活动设计策略

3.1 算法思维——指向问题解决能力

人脑通过言语、表象以及相关的动作来实现思维过程，它可以高度地概况和简洁地反映出客观事物的各方面信息。它也能够展示出事物的本来特征以及内部要素之间的关系，因此是高级的认识形式。在处理问题的过程中，人们要通过自己所拥有的知识来解决这些未知问题，准确地发现和找到可以解决问题的手段或途径，这一系列过程就被称为问题解决。

算法思维恰如其分地代表着这个过程：一系列既定的相关操作步骤，在分析和协调的基础上，导致某个问题的解决。所以，提高学生的算法思维能力，建立在提升学生的逻辑思维水平以及问题解决能力的基础之上。这样一来，对正处在高中阶段的学生来说，他们可以在学习程序设计的基础上，进一步提升自己的算法思维水平和算法思维能力，也可以进一步地提升自己的问题解决能力。在这个过程中，高中学生已经有了非常好的形式运演能力，可以借助相关的程序设计语言、流程图以及伪代码等形式，来进一步地把握程序设计中的算法内涵。而且还可以将此类思维模式运用到生活和学习中去，进一步提升自己的行事逻辑能力。

3.2 算法思维培养的基本过程

在信息技术课堂教学过程中，可以将算法教学分为3种：算法理解、形成以及发展的教学类型，算法多样化的教学类型，算法修改的教学类型。教师可以根据教学内容的不同而采用有所差异的教学设计，也可以在培养学生算法思维的过程中分别注重算法思维的理解、形成以及应用等不同阶段。

4 算法思维培养的实践策略

4.1 教师引导学生自主探索设计算法

首先，学生可以借助Java程序来设计计算机语言，也可以独立地验证运行算法程序。这样一来，学生可以借助程序开展自由证明和猜想活动，在自由想象的空间中学生的个性得到了充分的发展，创造性学习也由此产生。从心理学的角度来看，算法学习并不是创造性学习，这是因为教师没有必要向学生灌输现成算法，只是在教学过程中尽可能地发挥出来学生的积极性和主动性。这样一来，他们就能够在Pascal集成环境或者Java环境尝试开展构造性的学习活动，算法学习也就成为创造性的学习活动。从这种角度来看，学生的积极体验、自发组织以及开展算法的学习活动能够在很大程度上帮助学生消除学习程序设计的畏惧感，学生也可以在这个过程中全面地把握内涵，从而抓住把握和解决问题的普遍方法。

4.2 问题驱动激发算法学习动机

教师要在算法教学过程中充分地激发学生的学习动机和学习热情，这样一来，学生就能够很好地把握学习方向和学习目的。学习原因、学习的调节与结果就是最好的动因。但是，在现行的计算机教学设计过程中，对学习动因的关注并不多见。这就要求教师在教学算法与开展程序设计教学的过程中，借助相关的Pascal语言或者Java语言的特征，设置好问题驱动方法。这就要求学生运用算法思想来处理实际问题，能够在很大程度上激发他们的学习动机。

4.3 注重程序设计的网络学习环境设计

在Pascal环境以及Java环境学习算法的过程中，教师可以充分地借助网络的巨大优势，全面而准确地构建开展人机交互、师生交互以及生生交互的氛围和环境。在这种情况下，考虑到Java以及Pascal的强大语言特点，它们都在很大程度上提供了非常友好的人机交互界面。而且尽管它们都表述了内涵方法的算法思想和算法理念，但是命令语句确实言简意赅。所以，教师要在开展算法设计的过程中提供良好的多元化环境，这样就能够在很大程度上增强学生的学习积极性和主动向。

4.4 算法学习的评价多元化

通过训练学生的算法思维，就能够为学生设定非常好的学习构建环境。而且在此构建环境中，学习可以自主学习。他们根据自己的认知结构以及所形成的自主性学习方法，从而选学适合自己的算法知识，还可以自主地规定算法学习的进度。所以，在算法学习过程中，教师要充分地关注学生的学习动机、兴趣、能力以及协作能力等若干方面，这些都应该在教学过程中成为进一步考核学生学习效果的相关因子。也只有这样，才能更好地观察学生在算法学习过程中的结果和效果。

5 结束语

从上文分析可以看出，算法思维的学习可以提升学生的思维能力，培养他们的行事逻辑能力。在活动设计方面，可以培养学生的指向问题解决能力，注重算法思维培养的基本过程。在算法思维培养的实践策略方面，教师可以引导学生自主探索设计算法，也可以设置问题驱动激发算法学习动机。此外，还要注重程序设计的网络学习环境设计，多元化地开展算法学习的评价，这样才能够更好地理解算法思维，提升算法能力。

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