《程序设计初步》教学中计算思维的培养

冯立勇

摘 要：在现代信息技术的背景下，计算思维作为一个重要的思维方式，是人类认识世界、改造世界的重要方式之一，被越来越多的学者研究探讨。计算思维是运用计算机科学的概念去解决问题，设计系统和理解人类的行为，对于中学阶段而言，计算思维的培养已经成为信息技术教育的新模式。因此，培养学生的计算思维要与程序设计相结合，通过引导学生参与真实的项目实践，体验解决问题的完整流程来帮助学生培养计算思维，同时还能提升学生的自主创新能力。

关键词：程序设计初步;计算思维;培养方式;策略研究

信息技术的高速发展，影响着学生的生活和学习，学生在学习过程中，更喜欢通过互联网找寻问题答案，计算机已经成为一个不可或缺的必需品。在计算机教学中，处于初中阶段的学生，已经开始接触程序设计，由此可见计算机思维的培养已经融入学生的生活与学习之中了。培养学生系统的计算思维有利于学生掌握科学的知识框架和结构，同时也有利于提高学生分析、解决问题的能力，从而达到提升学生思维能力均衡发展的目标。除此之外，计算思维对于培养创新人才具有重要意义，能让学生的思维逻辑更加细致，从多角度全方位思考问题。由此可见，计算思维对于实现义务阶段的素质教育具有重要作用。

一、计算思维与算法概述

计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类的行为。它主要包括涵盖计算机科学的一系列思维活动。随着计算机思维的提出与深入，人们更加关心如何应用计算思维更科学、有效地去解决实际问题。因此，计算思维能力的培养成为信息技术教育的新趋势。编写程序解决实际问题，首先应确定解决问题的思路和方法，然后写出正确的求解步骤，这些求解方法和步骤当然要计算机能理解和识别，这就是算法。因此我们可以说算法就是计算机理解与识别的解决问题的方法和步骤。由此可见，算法和程序设计是发展和提升计算思维的重要途径，在教学过程中，教师要注重使用多种形式来增强学生计算思维，使学生逐渐养成计算思维。

二、如何在教学过程中培养学生的计算思维能力

（一）采取任务驱动模式，激发学生计算思维

教师要提前设计好教学方案，合理布置教学任务，这是保证课堂教学效果的前提条件。教师在程序设计课程教学时，可以使用驱动策略法，这种方法是教师根据学习内容给学生布置任务，当学生完成一个学习任务，就掌握了任务中包含的知识点。教师在设计学习任务时，要遵循一定的规则要求：第一点，教师在设计学习任务时，要注重任务的探究性，保证学习案例的有趣、鲜活，让学生在一个轻松有趣的学习情境中学习知识;第二点，教师在设计学习任务难度时要考虑到班里每个学生的学习实力，根据不同学生设计不同的任务梯度，让学生在学习中层层提高，最终达到高阶学习;第三点，教师设计教学任务时要考虑课前与课中任务的结合，课前任务重点在于基础知识的检查学习，课中任务在于学习效果检测和拓展作用。

本文以程序设计课程中的“程序的分支结构”为例，设计了下面三个学习任务。

例1：猜数游戏。在日常生活中，我们经常会碰到猜谜游戏。在此需要设计一个VB程序，如果我们输入答案，怎样判断答案的正确性，并将其显示出来。

例2：猜体重程序通过程序设计对于猜的体重数不同，分别显示“猜高了，再猜猜”“猜低了，再猜一次”“聪明，猜对了”。

例3：天气预报程序。在一个程序里输入晴天概数，如果结果比10大就归为晴天，反之为阴天。（晴天用小太阳表示，阴天用云朵表示。）

上述所提的例1是通过用游戏方式让学生学习条件句式，激发学生的学习兴趣;例2是对例1的升级，给猜数程序赋予一定的生活气息;例3則是在前两个例题的基础上进一步提升，将程序设计与学生实际生活联系起来，使程序设计拥有实际意义。例1是课前任务，是学生用来打基础的，教师要注意引导学生使用计算思维去思考相应的问题;例2是课中任务，主要作用是检查学生学习成果;例3是最后的拓展任务，主要作用是拓宽学生知识面，培养学生的计算思维，提高学生自学新知识的能力。经过以上几个过程，学生的思维能力就能得以有效激发。

（二）拓展提升教学理念，培养计算思维能力

我国广东省在义务教育大纲中，对信息技术课程教学定位是培养学生信息技术应用的初步阶段。然而，在实际教学中，很多教师忽略培养学生的高阶思维能力，将教学重点放在基本概念和操作技能上，教学内容大多来源于课本教材，没有帮助学生养成思考解决问题的思维，没有达到提高学生计算思维层次的教学目的。学生在学习中只是单纯学习了一些操作技能，没有切实掌握认识世界、改造世界的思维方式。因此，教师在教学时，要转变传统理念，树立计算思维理念，注重引导学生学习，启迪思想，让学生在学习中发现问题、解决问题。所以，教师在教学中要多使用实验教学法、探究式教学法等，这些方法对于培养学生计算思维都有很大的作用。

比如，在顺序结构项目教学中，如果需要计算一个圆的面积，教师要引导学生思考：计算圆的面积，首先要知道什么？根据圆形的面积公式，学生就会得出，首先需要先得出半径的值，在此基础上才能计算出圆形的面积，这种顺序是不能够颠倒的，在这一过程中，教师就可以引导学生形成计算思维。在输入圆的半径的过程中，可以采用多种输入方法，如利用文本框或者是赋值语句，这一过程教师可以引导学生自己操作，并自主选择输入方法，进而在提升学生计算思维的同时，加强学生自主创造能力的提升。

又如，在利用计算机解决问题时，往往需要重复执行一些操作，这个时候就需要循环结构的程序来实现。如下面这一问题：画出来一个半径为100、200、300至2000的同心圆。在解决这一问题的过程中，教师可以引导学生这样思考：之前学过的窗体的Circle方法，每调用一次Circle可画一个圆，如果要画出半径不同的同心圆，是不是需要每一个圆都需要写一行Circle呢？此时，教师可以引入循环结构来处理这一问题。尤其要将该程序涉及的关键之处：使用一个For-Next循环语句来实现重复画圆，准确地传授给学生，使学生能够正确学会循环结构的应用，并在此基础上，不断提升自身的计算思维能力，增强初中信息技术课程教学的效果。

（三）设计相关学习活动，培养学生计算思维

教师可以根据教材中各个模块对于计算思维培养的不同侧重点，围绕某一个或者多个计算思维的培养点，设计相关的活动任务或者是主题，从而明确活动的基本流程和步骤，制定出相应的评价方法和评价标准。教师要引导学生领悟知识的内涵，掌握一定的实际操作技能，了解基本的计算机操作原理，能够熟练操作的相关技能，促进学生的思维迁移，把各个知识点联系起来，形成知识网，从而有效地培养学生的计算思维能力。

例如，在利用计算机解决实际问题的过程中，往往需要根据不同的情况来完成不同的任务，这是可以利用程序的分支结构来解决问题。例如我们需要比较两个数的大小，并且要把其中较大的一个数显示出来，那么怎样应用程序来实现呢？这时，教师要引导学生使用计算思维来解决这一问题：如果要比较两个数的大小，那么首先需要输入这两个数，可以使用两个文本框，比较的结果是其中显示较大的一个数，其也可以使用文本框，然后，这两个数的比较过程可以放在按钮的Click事件中实现。在这一过程中，教师进行有效的引导，能够使学生的计算思维得到进一步提升。

（四）加强程序知识传授，训练学生计算思维

程序设计是计算机课程的标志概念，从一开始的抽象难懂，到现代的具体、简易、大众，由此可见程序思想已经基本普及。初中阶段引入的程序设计知识主要以VB高级语言为主，程序知识能帮助学生提高计算思维，同时它的三种经典结构将学生比较混乱的思维整合到一起，引导学生的思维按照一定的顺序和结构解决问题，养成科学的思维方式。因此，信息技术教学中的程序设计是可以帮助学生发展计算思维的，教师在日常教学中要多引导学生使用程序思维去解决问题。如流程图就是程序设计教学的重点内容，通过这一部分内容的学习，能够使学生逐渐养成程序思维，教师在教学过程中，可以适当增加这一部分内容的练习，进而训练学生的程序思维，提升学生的计算思维能力。

例如，为了发展学生的计算思维能力，教师可以提出一个简单的项目，然后和学生一起研究应该怎样编写程序。如提出以下问题：假设同学们刚刚进行了语文和英语测验，现在要求编写一个程序，输入某个同学的语文和英语测验成绩，这样就能够计算出两个科目的总分，那么在这个程序设计中会用到什么语句呢？教師可以引导学生进行分析：如果想要实现这个程序，要输入的就是语文和英语学科的成绩，输出的内容就是总分，因此用三个文本框就能够实现，然后相应的文字描述使用三个标签，计算总分和退出两个按钮就可以了。在这一项目教学的过程中，教师要引导学生思考如何才能将总成绩计算出来，并通过怎样的语句才能够保证问题的实验，学生通过思考，能够有序地提升自身的计算思维，并通过实际操作有效地提升学生的程序设计能力，进而促进初中程序设计教学的效果和水平。

总而言之，当代学生的成长离不开计算思维、计算机科学构建的生活环境，因此教师要转变教育理念，培养学生的系统思维、程序思维、数据处理思维。除此之外，教师要真实把握三大思维的内在关键，把计算思维作为其他学科学习的支撑，同时也要注重实践教学，将各个学科紧密联系到一起，形成一个完整的知识网络，培养出符合素质教育的创新型学生。

参考文献：

[1]方芳，王军华.程序设计课程中计算思维能力的培养[J].福建电脑，2018，34（12）：172-173.

[2]余颖，李晓昀，欧阳纯萍.程序设计课程的思维策略训练研究与探索[J].计算机教育，2018（8）：139-142.

[3]王奎.培养初中生计算思维能力的发现式学习模式研究[D].江苏师范大学，2017.

[4]李茜.面向学科思维能力培养的初中信息技术教学研究[D].牡丹江师范学院，2017.

编辑 鲁翠红