高中信息技術(shù)算法思維課例教學(xué)實踐及反思

摘 "要 "隨著高中信息技術(shù)學(xué)科的高速發(fā)展，教育部明確規(guī)定高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包含算法思維，算法思維的培養(yǎng)可以提高學(xué)生的邏輯思維和形式運(yùn)演能力，從根本上提高學(xué)生解決問題的能力。

關(guān)鍵詞 "高中信息技術(shù)；算法思維；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.67 " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）01-0095-04

0 "引言

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將算法思維列為計算機(jī)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。算法思維的本質(zhì)在于抽象，即是生活中實際的問題用概念或者建模等方式進(jìn)行抽象表達(dá)描述。普通高中信息技術(shù)課程明確提出算法思維，關(guān)鍵是要學(xué)生將算法思維完成從無意識到有意識的轉(zhuǎn)變，主動地利用算法思維去解決實際問題[1]。算法思維不僅僅指計算機(jī)編程，任何思維都是不可直接教和傳授的，而是需要在生活中不斷地培養(yǎng)、領(lǐng)悟、積累。算法思維是人的思維，不是計算機(jī)的思維。

1 "算法思維的定義

算法思維是解決問題的思維方法，信息處理的過程即是利用算法思維去解決問題的過程。程序設(shè)計的算法思維中也有容錯、糾錯的方式幫助保護(hù)系統(tǒng)和編譯，都有從時間和存儲方面的考慮，提出更高效算法的要求，目標(biāo)都是使程序或者解決方案以螺旋上升的狀態(tài)不斷完善。可以把算法思維看成人與計算機(jī)共通的思維方法。算法思維的學(xué)習(xí)建立在學(xué)生邏輯思維水平和形式運(yùn)演能力的基礎(chǔ)之上，算法思維的本質(zhì)就是要能夠清楚地說明其規(guī)則，能將一個復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成幾小塊并將其進(jìn)一步簡化，也是數(shù)學(xué)、科學(xué)和設(shè)計領(lǐng)域的一項重要技能[2]。

2 "算法思維的意義

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出：高中信息技術(shù)的核心素養(yǎng)包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息責(zé)任這四個方面。特級教師李冬梅總結(jié)信息技術(shù)學(xué)科思維方式的特點(diǎn)：細(xì)致的分析性、整體的結(jié)構(gòu)性、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评硇院途_的計算性等[3]。身處信息時代的學(xué)生還必須掌握另外的兩種思維方法：批判性思維和算法思維。具有算法思維的人在解決任何問題或完成任何任務(wù)時都會意識到任何問題都有起點(diǎn)、終點(diǎn)、邊界和限定范圍，哪怕是沒有最直接的方式完成目標(biāo)，也能夠快速地用算法思維分析，然后按部就班地解決問題或者完成目標(biāo)[4]。高中學(xué)生通過算法的學(xué)習(xí)，可以建立良好的形式運(yùn)演能力，借助程序語言、偽代碼、流程圖等形式進(jìn)一步把握算法內(nèi)涵，并將此類思維模式運(yùn)用到生活和學(xué)習(xí)中去，從而提高形式邏輯能力。

3 "算法思維教學(xué)案例實踐：初識程序與設(shè)計算法

【授課時間】2020年11月12日。

【授課對象】云南省西雙版納傣族自治州第二中學(xué)高29～34班。

【教材】《信息技術(shù)基礎(chǔ)》（廣東教育出版社）。

【教學(xué)內(nèi)容】第四單元第一節(jié)“編制計算機(jī)程序解決問題——初識算法”

【授課地點(diǎn)】電教樓電腦教室。

【教材分析】本章圍繞“編制計算機(jī)程序”展開，對學(xué)生而言是計算機(jī)領(lǐng)域的新天地、新模塊。本節(jié)課是本章的第一節(jié)課，是讓學(xué)生了解計算機(jī)程序，并且對程序的靈魂即算法有一個根本性的認(rèn)識，讓學(xué)生對計算機(jī)程序產(chǎn)生濃厚的興趣，為學(xué)習(xí)后面的章節(jié)編制程序解決實際問題等打下堅實的基礎(chǔ)。

【學(xué)情分析】高中生生理、心理發(fā)展的不平衡性，造就了高中生心理過程的種種矛盾和沖突，表現(xiàn)出一種成熟前的動蕩性。例如：他們思維敏銳，但片面性較大，容易偏激；他們熱情，但容易沖動，有較大的波動性。因此，要把握課堂節(jié)奏，激發(fā)學(xué)生的熱情，努力引導(dǎo)他們按照設(shè)定的教學(xué)思路完成任務(wù)。在知識和能力方面，他們有一定的計算機(jī)操作和理解能力，但是對于程序領(lǐng)域的新思想，暫時只是停留在對于生活上的理解。好在程序算法是比較接近生活中的流程思想的，教師可以盡可能地列舉生活中有關(guān)流程的實例，幫助學(xué)生理解算法。

【教學(xué)方法】本節(jié)課采用以學(xué)生為中心的教學(xué)策略，在教學(xué)方法上以任務(wù)驅(qū)動法為主，同時采用激趣視頻引入、情境模擬、游戲滲透、直觀教學(xué)等教學(xué)方法。

【知識與技能】認(rèn)識算法的概念，理解算法的性質(zhì)。理解計算機(jī)領(lǐng)域的經(jīng)典算法：二分查找算法、排序算法思想。理解算法是程序的靈魂。

【過程與方法】用游戲展示大腦運(yùn)行過程，通過場景模擬，讓學(xué)生實際演繹計算機(jī)程序運(yùn)行的過程，體驗計算機(jī)思維和人的思維的區(qū)別，順利地將人的思維轉(zhuǎn)化為計算機(jī)運(yùn)行的思維。

【情感態(tài)度與價值觀】培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)程序設(shè)計的興趣，培養(yǎng)學(xué)生從生活中提取算法的意識。

【教學(xué)重點(diǎn)】掌握算法的概念，理解算法是程序的靈魂，理解算法的性質(zhì)，理解計算機(jī)領(lǐng)域的經(jīng)典算法：二分查找算法、排序算法。采用案例分析、任務(wù)驅(qū)動、游戲滲透、場景模擬等方法突破重點(diǎn)。

【教學(xué)難點(diǎn)】人的思維轉(zhuǎn)化為計算機(jī)運(yùn)行的思維，理解查找排序算法的計算機(jī)運(yùn)行方式，讓學(xué)生參與模擬計算機(jī)運(yùn)行的過程，一步一步，通過生動形象的體驗過程，知道計算機(jī)內(nèi)部是如何計算的，從而實現(xiàn)思維轉(zhuǎn)化。

【教學(xué)過程】見表1。

【教學(xué)反思】由于本節(jié)課的內(nèi)容是學(xué)生從未接觸的內(nèi)容算法，同時對學(xué)生的理解能力、邏輯能力有較高要求，因此，本節(jié)課應(yīng)用很多實例來促使學(xué)生感受理解和消化教學(xué)內(nèi)容。因為這是理解性比較強(qiáng)的一堂知識內(nèi)容，而學(xué)生的理解能力參差不齊，所以只有在接受能力強(qiáng)的班級才能作為一節(jié)課講解；對于其他班級的學(xué)生，如果他們接受慢，就只能分為兩節(jié)課講解。

4 "教學(xué)案例反思

本案例有很多成功之處，引入環(huán)節(jié)采用有趣、震撼的視頻，充分引起學(xué)生的興趣；緊接著判斷質(zhì)數(shù)，從自然語言的描述，到用流程圖加偽代碼描述，再到用Excel環(huán)境的簡單編程實踐，讓學(xué)生充分感受算法思維的神奇，切切實實地感受計算機(jī)算法，讓計算思維從理解到實踐。用算法優(yōu)化過程，讓學(xué)生不斷地按照算法的思維模式去運(yùn)算和改進(jìn)，找出程序的漏洞并加以修正，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。用自編視頻展示冒泡排序法，并讓學(xué)生模擬體驗，能充分幫助學(xué)生對于計算機(jī)算法思維模式的理解。最后，教師用自編程序展示有趣的小游戲，提高學(xué)生的興趣，也為后面的學(xué)習(xí)做好鋪墊，揭開程序算法的神秘面紗。

5 "結(jié)束語

學(xué)習(xí)的目標(biāo)就是解決問題，高中階段的學(xué)習(xí)更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，算法思維的本質(zhì)就是解決問題的思維。算法思維是信息時代社會公民的必備品質(zhì)，是計算機(jī)科學(xué)的核心素養(yǎng)之一，是計算機(jī)思維和人類思維的共通思維。信息技術(shù)中的程序與設(shè)計的學(xué)習(xí)是算法思維的一種培養(yǎng)方式，程序語言只是工具，算法才是程序與設(shè)計的靈魂。

參考文獻(xiàn)

[1] 林振平.高中信息技術(shù)教育中的算法思維培養(yǎng)研究

[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（16）：16-17.

[2] 梁健.程序設(shè)計教學(xué)中培養(yǎng)中學(xué)生計算思維的實踐

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[3] 林沉.淺談在中學(xué)信息技術(shù)課程中培養(yǎng)學(xué)生的算法

思維[J].新課程導(dǎo)學(xué)，2018（27）：45.

[4] 祝緩.高中信息技術(shù)課程教學(xué)中計算思維培養(yǎng)研究

[D].廣西：廣西師范大學(xué)，2018.