高中信息技術(shù)課程中如何養(yǎng)成計算思維

摘 要：計算思維是一種重要的科學(xué)思維能力，本文從講述計算思維的涵義出發(fā)，論述了高中信息技術(shù)課程中如何通過建立用計算思維解決問題的方法模型養(yǎng)成計算思維。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)課程；計算思維；解決問題；算法

中學(xué)信息技術(shù)課程的任務(wù)之一便是發(fā)展學(xué)生思維、鍛煉學(xué)生解決問題的能力，將計算思維的探索和引導(dǎo)接入高中信息技術(shù)課程中能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，進(jìn)而深化認(rèn)知能力、擴寬思考問題的維度、提高學(xué)習(xí)知識的效率。

一、計算思維的含義

計算思維[1]的英文釋義是Computational thinking，顧名思義，即是將計算機的思維用在人的思考里。拓展開來，便是我們用計算機的基礎(chǔ)概念、計算方法、語言邏輯等去思考、設(shè)計和解決人的問題。

更形象一點，在超市里結(jié)賬時你會選擇哪個收銀臺，這是計算思維中的多服務(wù)器模型；當(dāng)你做飯時怎么安排食物操作的優(yōu)先順序，這是計算思維中的在線算法；當(dāng)你想要找到丟失的物件時會選擇原路返回，這是計算思維中回溯的方法；當(dāng)你今天需要去某個場合時，你會在出門前準(zhǔn)備好需要的各類物品，這便是計算思維中的預(yù)取和緩沖。因此，計算機思維其實已經(jīng)滲透到了生活的方方面面，同時，它可以幫助我們更好的建立科學(xué)的思維模型，從而更高效高質(zhì)的分析問題、解決問題。

二、通過信息課程養(yǎng)成計算思維

高中信息技術(shù)課程的計算思維滲透便是學(xué)習(xí)各類計算機方式方法和建模，借此逐漸提高學(xué)生認(rèn)知水平和計算機科學(xué)使用技能。

（一）建立用計算思維解決問題的方法模型

計算思維最終的目的是通過建模等計算過程達(dá)到問題最有效最優(yōu)化的求解方案。因此，養(yǎng)成計算思維的第一步，就是了解用計算思維解決問題的一般方式，如圖所示。首先，便是將問題的情境呈現(xiàn)出來，使之能夠使用工具如計算機等進(jìn)行解決；接著對問題的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；之后，能夠?qū)栴}情境抽象成一個模型；之后，通過一系列有序的步驟，將此類問題（這個模型）的解決方案實現(xiàn)自動化；通過實踐分析，判斷和識別出最有效的解決方案；最后，可將方案進(jìn)行深化推廣。

這便是運用計算思維解決問題的一般方式，在學(xué)習(xí)和生活中，遇到任何問題，首先應(yīng)該去思考如何運用此種方式方法來進(jìn)行問題的分析、思考、解決等。久而久之，便能逐漸提高系統(tǒng)、科學(xué)的思維能力和思考習(xí)慣。

（二）運用模型培養(yǎng)計算思維案例

本節(jié)通過一個算法問題，運用計算思維解決問題的一般方法模型來體現(xiàn)如何培養(yǎng)計算思維的運用能力。十個評委的打分中，去掉一個最高分、一個最低分，計算剩余的平均值，這即為選拔性比賽的一般規(guī)則，現(xiàn)在需要為這項規(guī)則設(shè)計算法。

1）運用關(guān)注點分析法分析問題，即將復(fù)雜問題簡化為簡單問題的累積。如這道題中，將最終結(jié)果的計算簡化為三個過程的累積：a.求和；b.選取最大值和最小值；c.計算平均值。

2）分析數(shù)據(jù)。這個過程需要進(jìn)行抽象，將S表示為分?jǐn)?shù)和，Max表示最大值，Min表示最小值，df是最終計算結(jié)果，平均數(shù)。

3）選取計算思維中合適方法進(jìn)行步驟的求解。a.采用累加法進(jìn)行數(shù)據(jù)求和；b.采用擂臺法進(jìn)行最大值、最小值查找。

4）展開學(xué)習(xí)擂臺法。這一過程需要通過互聯(lián)網(wǎng)檢索來進(jìn)行。

5）算法流程圖制作。這一過程可借助visio軟件，并且體現(xiàn)了構(gòu)造建模法。

6）程序語言實現(xiàn)。這一過程需要使用vb語言，并進(jìn)行上機調(diào)試，體現(xiàn)了糾錯的驗證方法。

（三）從教材學(xué)習(xí)中探究計算思維

“信息獲取的過程”是教材中“信息獲取”單元的一個模塊，它便運用了抽象與分解的思維。所謂抽象便是從一個個例當(dāng)中抽象出一般模型，這個模型可以是實現(xiàn)過程、處理辦法等等；所謂分解便是將一個問題分解成各個組成步驟，逐一進(jìn)行分析。除此之外，在計算機編程和人工智能的學(xué)習(xí)模塊中，一般將復(fù)雜的問題分解成需要能夠被簡單解決的小問題，并且通過簡單問題的解決辦法類推出可以借助計算機進(jìn)行實現(xiàn)的算法，這便是計算思維中的轉(zhuǎn)化思維。

三、總述

計算思維是一種終生受益的思維方式，高中是人的一生學(xué)習(xí)能力最強，且養(yǎng)成思維最關(guān)鍵的時期。因此，在高中信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)中，應(yīng)著力建立運用計算思維解決問題的方式方法，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)計算思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊男才.基于計算思維的高中信息科技《算法與程序設(shè)計》教學(xué)探究[D].上海師范大學(xué)，2013.

作者簡介：王瑞偲（2001-），女，漢族，四川內(nèi)江人，內(nèi)江市第六中學(xué)高2019級13班學(xué)生。