逆向思維，培養計算思維的另一個視角

李素卿

摘要：本文從小學編程教育如何培養計算思維這一問題出發，探討了逆向思維的重要性，讓學生意識到思維瓶頸的存在，并提出小學編程逆向思維能力培養的具體策略。作者認為必須加強編程逆向思維能力的培養，擺脫思維定勢的束縛，以此來幫助學生綜合提升編程核心素養。

關鍵詞：逆向思維;計算思維;小學編程

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）05-0000-02

逆向思維也叫求異思維，是一種思考普遍事物或觀點相反的方式，敢于反其道而行之，讓對立面方向的思維不斷延伸，從不同角度深入地進行分析探索，構建學習新思想，塑造新形象。

邏輯思維能力和創新思維能力是小學編程必須著重培養的基本能力。因此，筆者從闡述逆向思維的特征出發，提出了培養學生逆向思維能力的策略。

● 更新認知，正視逆向思維

1.特征

逆向思維的基本特征是：①普遍性。由于事物方向性的客觀規律伴隨正、反方向思維，兩者對立統一。人們面對事情時習慣采用固有思維路徑去思考，即正向思維，對應的另一種角度——逆向思維也是普遍適用的。②新穎性。面對問題，人們習慣于從積極的方向思考問題和尋求解決方案，而如果脫離慣性思維，巧妙運用逆向思維，往往會取得令人耳目一新的功效。

2.優勢

在編程學習中，對于某些問題，逆向思維法往往能使問題簡單化，有時甚至能得到創造性解決方法。擁有逆向思維能力的學生，其思維更具流暢性和敏捷性，在編程中就體現為創新力和滲透性。

● 注重策略，培養逆向思維

1.能力儲備，提升逆向思維

筆者認為，要培養逆向思維，必須幫助學生構建一個完整的“知識管理體系”。首先，在小學編程中，學生要明確順序、循環、事件、并行、條件、運算符和數據等常用計算概念。教師在學生由淺至深地迭代構建編程知識的同時要充分調動學生的學習興趣，發揮其主觀能動性，引導學生多角度思考問題，靈活運用知識，將知識轉化為思維能力。其次，學生在編程學習中，容易局限在自己單一、封閉的思維中，因此教師除了平時多注重多樣化的訓練外，還要善于引導學生“復盤”具有沉淀價值的經驗進行領悟。最后，懂得在眾多數據信息中，甄別有效信息。

2.技巧訓練，啟迪多元思維

（1）廣度謀全局

逆向思維是邏輯思維能力之一，在編程設計類項目中，逆向思維可以幫助設計者突破常規思維的局限，重構人們的習慣認知，設計出一份獨特而有創意的方案。

例如，在設計“小貓走迷宮”游戲時，關于小貓行動的控制，學生容易受之前項目的干擾，大部分會使用“移到鼠標指針”積木，筆者在肯定學生的方法后，及時分享用鍵盤進行交互的方法，開拓學生的思維，并讓學生進行對比，結合自己的方案選擇更適合的方式。在進行游戲難度思考時，學生很容易想到采用設置時間、靜態障礙、將迷宮復雜化等方法，筆者引導學生采用逆向思維法進行思考，如可以設置動態的障礙，學生馬上根據自己的興趣設計出不同形象、不同運動形式的障礙，還有的學生設計出動態的迷宮……

在編程項目設計的過程中，教師不妨多引導學生利用逆向思維，從游戲的場景、關卡、玩法和規則等角度進行逆向思考。

（2）深度瞄目標

在編程中一味順著問題描述的方向進行求解，有時會將問題復雜化，甚至不得解，而如果從結論往回推，則會使思路突然變得清晰。因此，在編程課堂中要引導學生深入思考，培養學生發現問題、追溯問題的本質、解決問題的能力。

例如，在信息學競賽復賽題中，二進制手表（如圖1）中的矩形代表時間，圓代表分鐘，編寫程序表示二進制手表顯示規律：執行程序 WATCH 21 30，表示晚上9點30分。二進制手表顯示如圖2所示。

以第一個參數21為例，正向思維思考路徑：①判斷參數是否大于等于12，如果是將參數值減去12，表示PM狀態，否則表示AM狀態;②依次判斷參數是否大于等于8、4、2、1，如果是，將參數值減去對應數值，并點亮LED燈。正向思維的方式也可以達到目標要求，但相對比較煩瑣。這時運用逆向思維，抓住小時或分鐘表示規律的問題本質為數值轉化為二進制，LED燈上對應的數值是相應二進制位上的權值，但不需要全部轉化為二進制再進行判斷LED狀態，直接用除二取余法由小往大逆向判斷，簡單高效。

再如，在設計數字24點游戲時，運算優先級簡化就變成了兩個數的四則運算，程序需要記錄加、減、乘、除四個按鈕的狀態，一般會想到用四個變量，0表示初始化，1表示被激活，但這樣變量多，程序思路容易混亂。逆向思維路徑：每次運算，這四個按鈕有且只有一個會被激活，這樣只要設置一個全局變量，通過給變量賦予不同的值分別表示加、減、乘、除按鈕被激活，程序變量少，容易理解。

在小學編程學習中運用逆向思維有利于學生發現新的思考路徑，促進計算思維的領悟。因此，教師在常規訓練中，要注意逆向思維的訓練，正確引導學生觀察、分析、總結、思考，在計算實踐中潛移默化地提高學生的邏輯思維能力。

總之，培養逆向思維能力是過程，計算思維發展才是最終目標。在小學編程中，教師應靈活運用教學方法，幫助學生主動思考并明確計算概念，奠定發展逆向思維能力的基礎，引導學生辯證合理地運用逆向思維解決問題，讓其學會在實踐中思考，在思考中學習，逐漸培養逆向思維能力、創新思維能力，最終全面提升計算思維能力。

參考文獻：

[1]王國森.初中數學教學中學生逆向思維的培養策略[J].知識窗（教師版），2021（08）.

[2]蘇愛榮.逆向思維在初中數學解題中的應用研究[J].課程教學與管理，2021（09）.

[3]陳智敏，黃細光.創新思維品質培養的信息學教學實踐——從“數字三角形”一題談起[J].中國信息技術教育，2021（07）.

本文系福建省教育科學“十四五”規劃2021年度立項課題“基于思維導圖優化小學編程教學計算思維培養的策略研究”（立項批準號：FJJKZX21-265）部分研究成果。