基于計算思維培養的問題教學法的有效應用

明紀英

在2017年新頒布的《普通高中信息技術課程標準》中，對計算思維的概念描述是“個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。具備計算思維的學生，在處理信息過程中能夠采用計算機可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據；通過判斷、分析與綜合各種信息資源、運用合理的算法形成解決問題的方案；總結利用計算機解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關的其他問題解決中”。可見，計算思維有助于培養學生最優化解決問題的能力。那么如何有效培養學生的計算思維能力呢？需要將學生置于真實的問題情境中，親身經歷探究和邏輯的思考過程，尋求問題解決方案，這樣才能獲得問題解決能力。[1]

目前采用問題教學法在程序設計教學過程中，是有效落實培養學生計算思維的途徑之一，問題教學法就是在教學中設置問題或疑點，以解決問題為突破口，帶動知識點的學習。而設計問題往往比回答問題更重要，是問題教學法順利進行的前提。下面以程序設計這部分教學為例，闡述信息技術教師在程序設計章節教學時應如何設計問題？[2]

一、針對知識的生長點、設計啟發性的問題

在課前，教師要充分地了解學生的知識儲備程度、新舊知識的內在聯系以及面對新問題具有的可擴展的程度，找準知識的生長點來設計啟發性問題，因為任何知識都不是孤立的，都是由舊知識發展而來的。所以教師要鼓勵學生大膽嘗試，尋求解決問題的方法。同時為學生提供學習支架，讓學生能夠跳一跳夠得著。

例如：《timer控件的使用》這一課，授課教師為了引導學生了解timer控件的作用及相關屬性，在導入環節設置了如下的問題：

問題1：timer控件在工具箱的什么位置？作用是什么？關鍵屬性有哪些？

問題2：Interval作用是什么？通過代碼說明來猜測，并建立事件來驗證。

接下來，每組三個學生，分別將Interval屬性值設置成1000、500、200，并建立同樣的事件；通過觀察程序運行結果，總結Interval的作用。[3]

本案例中，授課教師就很好地抓住了知識的生長點如案例中VB程序軟件中控件的作用及關鍵屬性。學生前期已有其它控件的學習方法（舊知），通過問題1引出新知—Timer控件的作用及關鍵屬性，加深學生對控件的認知。接下來又通過問題2，引導學生用驗證的方式理解新知的作用。

二、針對知識的重難點、設計思考性的問題

計算思維培養只有在學生思維的活躍狀態中，才能得到有效的發展。所以教師所提的問題一定要圍繞教學目標，切合學生實際，緊扣教學重難點。在問題設計時，教師不僅要考慮提什么樣的問題，還要考慮為什么要提這樣的問題，提出的問題既不能過于淺白，沒有思考的余地，又不能太深，讓人難以琢磨，無從下手。因為二者都不易引起學生的思考。教師應根據教材重點和學生的實際提出深淺適度，具有思考性的問題。

例如：《Timer控件的使用》案例中，教學的重點是Timer控件的作用；難點是根據需求，合理設置Timer控件的屬性及與其它控件的綜合應用。授課教師通過一系列的思考問題引導學生學習新知，突破重難點。

問題3：如果想通過command控件來控制Timer控件的啟動，應該如何建立并書寫代碼？

問題4：回憶咱們之前做的游戲控制器，它和貪吃蛇的游戲在操縱上有什么區別？

問題5：能否結合今天所學的timer控件，與Command控件組合實現貪吃蛇游戲的效果呢？嘗試先完成一個控制向下移動的按鈕。

問題6：參考控制向下移動的按鈕的思路，繼續完成一個控制向上移動的按鈕。注意觀察程序運行結果，分析為什么會出現這樣的效果？

在這個案例中，教師圍繞教學的重難點，設計了一系列的問題，引導學生在動手實踐過程中，邊思考邊探尋問題的答案，解決問題的同時，鞏固了新知。這一系列問題體現的是“將該問題的求解過程進行推廣并移植到更廣泛的問題中”的計算思維的培養目標。

三、針對實際操作，設計指導性的問題

程序設計課程是一門實踐性課程，學生只有通過算法設計并由計算機語言實現來體驗問題求解的思維方法訓練，在教學中需要圍繞“問題”通過大量練習和實踐操作幫助學生建立計算思維、掌握程序設計方法、培養程序設計能力，并最終運用程序設計軟件來解決實際問題。

例：《猜價格游戲背后的秘密》一課中，授課教師為了引導學生進一步理解分支結構中條件語句的作用，在綜合任務環節設計了如下的問題：

1.如果要系統先判斷b=a，然后判斷b

2.如果先判斷b

3.如果用戶輸入了10以外的整數了怎么辦？你會編寫相應的程序代碼提示用戶輸入10以內的整數呢？

在這個案例中，學生在初步了分支結構的用法以及相應的算法后，教師通過3個問題，引導學生繼續深化分支結構中條件語句的運用，在修改完善程序時，更具有指導性，對理解分支結構的算法及運用分支結構解決問題的思路有很好地引領作用。

四、針對定向思維，設計創新性的問題

定向思維的特征是：“什么樣的問題我們都有經驗可循，不需要你去想其它的辦法；或者什么樣的問題都有一個框框，你不能打破這個框框”。而學生的思維變化是需要長期培養的。所以在教學過程，教師可以結合定向思維，設計創新性的問題，引發學生的思維變化。

如：《隨機函數的使用—紅包探秘》一課中，教師首先讓學生體驗搶紅包的游戲，出示問題：利用所學知識，分析這個小游戲是如何制作出來的？學生會給出思路，單擊按鈕，出現錢數。教師接著問：如何實現隨機的搶紅包的效果？引出隨機函數。最后在課堂延伸環節，引導學生思考：結合生活中“搶紅包”的游戲，如果讓你來設計搶紅包游戲，你會如何改進？或如何制作“口令紅包”？ 在這節課里，學生結合生活中的搶紅包游戲，利用以前所學的按鈕、文本框、提示框控件，能夠實現搶紅包的效果，但在此基礎上如何進行創新，需要引導和訓練。

總之，計算思維的培養是程序設計教學中很重要的目標之一，通過精心設計的問題鏈，能夠引發學生動腦、動口、動手實踐，進而培養學生的計算思維，達到良好地教學效果。

參考文獻

[1]馬雪英，王桂平.以能力為導向的程序設計類課程教學體系[J]計算機教育，2011（4）：74-78.

[2]李瑞生，王秋云，安德智，等.計算機程序設計類課程實踐教學的改革與創新[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：183-185，198.

[3]孫娜.基于問題學習的程序設計課程教學研究[J].科教縱橫，2013，（17）.