高中信息技術(shù)教育中的算法思維培養(yǎng)策略研究

馮俊杰

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高中生算法思維的培養(yǎng)越來(lái)越受到重視。結(jié)合高中生信息技術(shù)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，從簡(jiǎn)單的問(wèn)題出發(fā)，設(shè)計(jì)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的算法，能有效提升當(dāng)前高中生邏輯思維能力，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)生的全面發(fā)展。文章隊(duì)高中信息技術(shù)教育中的算法思維培養(yǎng)策略進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù);算法思維;培養(yǎng)策略

中圖分類(lèi)號(hào)：A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：（2021）-27-146

算法思維是隨著近年來(lái)信息技術(shù)不斷發(fā)展，社會(huì)科技變革加快而被提出的一種新的思維能力，本質(zhì)是基于數(shù)學(xué)思維形成的邏輯思維能力，成為當(dāng)前高中信息技術(shù)教學(xué)中，學(xué)生應(yīng)具備的重要思維能力之一。面對(duì)這種新的思維能力，教師也應(yīng)轉(zhuǎn)變新的教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)模式，構(gòu)建完整高效的教學(xué)體系，讓學(xué)生從簡(jiǎn)單問(wèn)題著手，以實(shí)踐解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)算法思維。

一、培養(yǎng)高中生算法思維的意義分析

算法思維具有較強(qiáng)的邏輯性，本質(zhì)是數(shù)學(xué)思維。具備良好算法思維的人，能將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，促進(jìn)問(wèn)題更高效、優(yōu)質(zhì)的解決。在高中信息技術(shù)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生算法思維，有重要的現(xiàn)實(shí)意義。第一，當(dāng)前社會(huì)，信息技術(shù)飛速發(fā)展，算法已經(jīng)深入人們生活的方方面面。掌握了算法，就掌握了更高效的問(wèn)題解決能力，也能有效提高信息素養(yǎng)，更好地與社會(huì)發(fā)展步調(diào)一致，適應(yīng)社會(huì)，提高個(gè)人核心競(jìng)爭(zhēng)力。第二，對(duì)高中生當(dāng)下而言，算法思維是數(shù)學(xué)思維的一種，所以能提高學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力的發(fā)展。學(xué)習(xí)、生活處處離不開(kāi)數(shù)學(xué)，掌握了良好的算法思維，學(xué)生就能更主動(dòng)、高效、靈活地解決在生活與學(xué)習(xí)中遇見(jiàn)的各種問(wèn)題，真正學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，并助力終身學(xué)習(xí)能力的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

二、培養(yǎng)高中生算法思維的教學(xué)策略

（一）以簡(jiǎn)單問(wèn)題導(dǎo)入算法教學(xué)，認(rèn)識(shí)算法

當(dāng)今時(shí)代，算法深入高中生的日常生活，但對(duì)于具體算法的概念，卻認(rèn)識(shí)不深刻。因此最初，要讓學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)算法，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)一些學(xué)生熟悉的簡(jiǎn)單問(wèn)題，導(dǎo)入算法教學(xué)[1]。比如生活元素、游戲活動(dòng)等，用形象、具體的語(yǔ)言，幫助學(xué)生理解抽象的算法概念。如粵教版高中信息技術(shù)必修一3.2“算法及其描述”教學(xué)時(shí)，為了讓學(xué)生更好地理解算法，教師可以選擇自然語(yǔ)言作為描述對(duì)象。例如請(qǐng)學(xué)生解決“雞兔同籠”的問(wèn)題，或解決“打電話(huà)”的問(wèn)題——15分鐘內(nèi)打15個(gè)電話(huà)，如果只有一部電話(huà)，或多部電話(huà)，怎樣最快打完？則學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思維可以發(fā)現(xiàn)兩種常見(jiàn)的解決方法：1、一個(gè)人逐一打電話(huà)，還必須要將平均通話(huà)時(shí)長(zhǎng)控制在1分鐘以?xún)?nèi);2、多個(gè)人同時(shí)打電話(huà)，其中15個(gè)人同時(shí)打電話(huà)效率最高。教師可以引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)體味分析、解決問(wèn)題的過(guò)程，以及自身思維的運(yùn)作方式，初步感受算法的概念。

而后，教師可以“打電話(huà)”問(wèn)題為分析對(duì)象，融入流程圖、偽代碼等方式，指導(dǎo)學(xué)生用不同方法將問(wèn)題的結(jié)果推導(dǎo)出來(lái)。最后以代碼的計(jì)算機(jī)特征，讓學(xué)生充分理解算法的通俗意：用計(jì)算機(jī)求解某一問(wèn)題的方法，是能被機(jī)械地執(zhí)行的動(dòng)作或指令的有窮集合。

（二）以教學(xué)搭建問(wèn)題結(jié)構(gòu)框架，培養(yǎng)思維

算法思維與學(xué)生的邏輯思維相關(guān)，所以對(duì)于部分思維能力較弱的學(xué)生而言，不具備足夠的透過(guò)表象看本質(zhì)的能力，就難以發(fā)展算法思維[2]。比如在PS圖像美化學(xué)習(xí)中，一些學(xué)生只會(huì)機(jī)械記憶操作過(guò)程，不理解背后的原理和邏輯，在獨(dú)自實(shí)操時(shí)，就容易出現(xiàn)遺漏關(guān)鍵步驟卻找不出原因的情況。所以教師要有意識(shí)根據(jù)教學(xué)來(lái)幫助學(xué)生搭建問(wèn)題的結(jié)構(gòu)框架。讓學(xué)生可以根據(jù)掌握的結(jié)構(gòu)強(qiáng)化思維的邏輯性，從而促進(jìn)算法意識(shí)和思維結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)。比如在學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)”教學(xué)中，教師可以利用學(xué)生熟悉的各類(lèi)統(tǒng)計(jì)圖表，比如折線(xiàn)圖、條形統(tǒng)計(jì)圖、扇形統(tǒng)計(jì)圖，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的問(wèn)題情境。讓學(xué)生通過(guò)這些數(shù)學(xué)問(wèn)題分析如何將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表的關(guān)鍵過(guò)程，即“數(shù)據(jù)收集→分析→轉(zhuǎn)化為圖表信息→展示”。以這種方式讓學(xué)生理解算法的結(jié)構(gòu)框架搭建過(guò)程。然后請(qǐng)學(xué)生用流程圖將其中的關(guān)鍵步驟梳理出來(lái)，利用數(shù)據(jù)可視化工具，根據(jù)關(guān)鍵步驟進(jìn)行轉(zhuǎn)化。具體轉(zhuǎn)化，教師要根據(jù)學(xué)生的信息水平的不同，設(shè)計(jì)不同的任務(wù)。比如能力較弱的學(xué)生，可以選擇用PPT演示文稿的動(dòng)畫(huà)效果，展示一些可視化的數(shù)據(jù)，例如某圖片從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)距離、軌跡、動(dòng)畫(huà)時(shí)長(zhǎng)等的設(shè)定;能力較強(qiáng)的學(xué)生，則可利用PS的有關(guān)圖片美化過(guò)程（如要實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的“摳圖”，就要對(duì)不同素材分層，并完成必要的字體、背景、頭像等的制作環(huán)節(jié)），或者3D建模軟件建設(shè)物體模型。通過(guò)將數(shù)據(jù)納入到這些成品中，去感受算法的結(jié)構(gòu)框架搭建過(guò)程，從而培養(yǎng)算法思維能力。

結(jié)語(yǔ)

算法思維看似復(fù)雜，但要讓學(xué)生具體理解其含義并上手，就需要教師利用教學(xué)智慧幫學(xué)生進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從簡(jiǎn)單問(wèn)題的解決出發(fā)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的算法意識(shí)。也要結(jié)合教學(xué)，注意逐步引導(dǎo)學(xué)生搭建算法結(jié)構(gòu)框架，利用框架之間的緊密聯(lián)系，讓學(xué)生快速把握算法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提高算法的邏輯性思考能力，促進(jìn)算法思維的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]邵志英.基于算法思維培養(yǎng)策略的教學(xué)實(shí)踐與探究[J].考試周刊，2020，{4}（22）：119-120.

[2]沈金露.高中信息技術(shù)教育中算法思維培養(yǎng)分析[J].高考，2019，{4}（24）：100.