浅析中学生程序思维的养成

2019-12-18刁顺军

魅力中国 2019年24期

刁顺军

（贵阳市第二十三中学，贵州贵阳 550004）

一、什么是程序思维

程序思维，其实就是计算思维的另一种表述。计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。人们将它概括为分解问题、模式识别、抽象思维和算法设计四大部分。程序思维不是让每个学生都掌握一门计算机语言，而是多给了学生一个看问题的角度，更全面的看待问题，多了一种解决问题的方法，这对中学生以后的学习和生活都会影响巨大。

二、程序思维的养成

（一）分解问题是我们思维的基础，也是我们处理复杂问题的方法之一

给学生引入的机器人编程，是一个看上去庞大复杂的系统工程。但教会学生用思维导图等方法去分解问题，帮学生理清思路，呈现出机器人编程的框架，把大问题分解成了若干个小问题，然后组织学生讨论，我要求学生根据自己小组的情况写出相应的对策，逐一解决。比如学生在训练电脑制作活动巡线任务的荒芜之地时，很多学生都出现机器人在砂盘中打滑的情况，有的即便离开了砂盘，也会偏离引导线，这时候我又带着学生一起来分析，学生把打滑的问题进行分解，分别从机器人的前轮大小、小车重心、速度和进入砂盘的角度上分解，分析原因，找到了解决办法，让机器人小车达到理想的状态。

（二）模式识别能让学生更加清晰的分析问题和解决问题

模式识别要求学生分析相似的对象或经验，并找出共同点。通过发现这些对象或经验的共同点，学生就可以了解趋势，从而能够做出行为动作的预测。在学生编程过程中，因为想法不同，所以设计出来的东西存在差异，同样一条线路，两组学生用各自拼装的机器人来进行巡线竞速，第一组跑了三次都完成，最快20秒完成，第二组跑三次只完成了一次，而且用了50秒才完成。第二组学生也不甘“落后”，在充分对比第一组机器人结构和程序后，用按机器人编程的顺序来把所涉及到的问题列出来，而且进行了分类，逐步解决，最终经过努力，成绩也赶了上来。

（三）抽象思维是用概念来代表现实的事物

在很多传递知识的载体中，单纯文字不如图文并茂更容易让学生接受，图文有时又不如视频、动画吸引学生，根据人的记忆特点，最容易让我们记住的东西往往是亲身的体验和具体的实践。中学生能不断提出新的假设、理论，思维的敏捷性、灵活性、深刻性和批判性明显增强。但有时也会出现一些问题，比如在学生机器人编程的活动中，他们受到生活中各种炫酷造型影响，把机器人小车拼装成很有个性的样子，但有的重心靠后，启动机器人就会翘头找不准线，有的重心太靠前，驱动轮又会打滑……学生物理重心知识欠缺，多多少少会出错。电脑程序的执行是思维逻辑在电脑里的具体化，只有逻辑正确，布局合理，操作得当，才能够不出错，完美的执行任务。现在初中生的思维逻辑水平还处于成长阶段，他们能够接触到的思维训练中，机器人编程思维算是较好的，有理论有实践。编程过程通过反复的推理、归纳和分析执行程序，机器人可以实时检验思维逻辑的正确性。学生有了思维的锻炼和真实的程序体验，这可以让他们在程序检验中提高自己的思维水平。

（四）算法在机器人编程中也被叫做策略，是解决问题的根本思维逻辑

算法就是生活中实际问题的解决办法，将实际的抽象性问题转换成数理性的问题去解决。开始我只给学生讲一个光电传感器的巡线，因为这容易让学生理解和入门。学生的知识水平有限，所以有很多的问题。比如有次小组竞速任务练习中，学生用以前讲过的程序不能全速运行，不然机器人很容易因为剧烈摆动而脱线。这时候，我便把巡线程序的经典算法p控制介绍给学生，而且在代码中还加上了防脱线保护的算法，效果明显好很多，即便人为让机器人脱线，它都会在保护程序的作用下“回到正轨”。学生在老师的讲解下，理解了代码的“大作用”，他们的困惑解决了，机器人不再脱线，这为我后来给学生讲解更难，但更经典的巡线pid算法进行了很好的铺垫。

三、程序思维必然伴随孩子们健康成长

初中学生还没有稳固的自我，思维在不断的完善之中，有很多不适合自己的思维方式影响着他们，从而改变他们的想法和做法。而且这个时期的学生也处于叛逆期，一般不会轻易的接受和自己有出入的意见。但通过机器人编程就不一样了，学生逻辑思维正确与否，全面与否，通过及时的实践检验就是最好的办法。学生根据自己的想法，编写出具体的逻辑程序，然后把程序导入机器人小车，让机器人小车运行，运行结果就给出了最真实的答案。这样通过自己实践的东西最具说服力，可以让他们自己开心的改变自己，一步一步的让自己的思维变得严谨，经过模式识别后进行算法的确定，程序就会编写得很快，成功率也很高，而且每一次程序调试成功都为孩子们的脸上增添了不少笑容，让我们的孩子更加快乐、更加健康的成长！