探究基于“分解”思維的問題解決之徑

摘要：本文分析了計算思維的概念，強調了“分解”思維在培養學生問題解決能力中的核心作用，闡述了分解思維在不同學段的教學目標和應用，并通過浙教版《信息科技》中的具體案例，展示了如何在教學實踐中培養學生的分解思維，包括粗細相融的算法描述、降低問題規模以簡化解決過程，以及分而治之的算法策略，從而達到培養學生分解思維能力的目的。

關鍵詞：計算思維；信息科技；規模分解；行動分解；子問題

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）07-0033-04

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）指出：“要讓學生初步具備解決問題的能力，發展計算思維。”那何為計算思維呢？新課標指出：“計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。”由此可見，分解、抽象、建模、算法設計等思維活動是計算思維的具體表現，筆者從計算思維中“分解”的角度切入，通過挖掘分解的內涵和價值，并結合浙教版《信息科技》中的內容，通過教學實踐，探究小學生信息科技課程中“分解”思維的培養路徑。

價值體認，挖掘“分解”之“本”

1.理論研習，探究計算思維中的“分解”

2006年，周以真教授首次明確提出了“計算思維”這一概念，她不僅明確了什么是計算思維，還指出計算思維包括遞歸、并行、抽象、分解等思維方法。可見，“分解”思維是計算思維的重要組成部分之一。

分解思維是計算思維的基礎和核心。在計算思維中，分解是將復雜問題拆解成若干個子問題的過程，通過解決這些子問題來逐步接近最終的問題解決。分解思維有助于培養學生的邏輯思維能力和系統化思考方式，為計算思維的其他組成部分如抽象、建模和算法設計等提供有力支持。

2.分層遞進，理解新課標中的“分解”

筆者通過分析新課標發現，“分解”一詞共出現了15次。例如，在核心素養的內涵中，在介紹什么是“計算思維”時出現了“分解”一詞；第二學段在學業要求部分指出“結合學習需要，能將問題進行分解”；計算思維第三學段目標明確指出“對于給定的任務，能將其分解為一系列的實施步驟”；在第三學段的“過程與控制”模塊中，出現了“能合理選用數字化工具解決簡單問題，能將問題分解”的描述；在第四學段的“互聯網應用與創新”模塊中，也有“互聯網TCP/IP協議是如何將復雜問題一步步分層、分解，直至細化到網絡設備和具體算法能處理的程度的”的描述。

由此可見，“分解”主要出現在核心素養計算思維部分，這再一次證明了分解思維是計算思維的核心之一。同時，分解一詞也出現在不同學段的內容模塊中，它的學習將會貫穿于整個義務教育學段之中。

3.整合體系，梳理新版教材中的“分解”

由于新課標中多處出現了分解一詞，因此，在2023浙教版《信息科技》中，也有多節課涉及了相關概念。例如，三年級上冊第13課《分解問題步驟》，其內容初步介紹了問題分解的方法，以及用圖示畫出解決問題的步驟；五年級上冊第10課《問題的分解》，通過問題的界定、問題的分解、關鍵問題的確定等對問題進行分析，為后續進一步用算法解決問題打下基礎；五年級下冊第2課《系統的構成》，主要介紹了系統與子系統等內容，這也是對分解思維的精準詮釋。

教材通過多節課的設計，深入淺出地介紹了分解問題的概念和方法，充分展現了分解思維在計算思維培養中的重要地位。這些教學內容不僅有助于培養學生的邏輯思維和系統化思考方式，還能為他們未來的學習和生活奠定堅實的基礎。

聚焦素養，分層“分解”之“理”

1.以“分解方法”為切入點，探尋“分解”思維的應用價值

“分解”的思維方式不管在生活中還是在計算機中都很常見。常用的分解方法有規模分解和行動分解。

規模分解是指把問題分解成類似的規模更小的子問題。計算機的并行操作就是基于此分解思維，在把大問題進行分解后，計算機就可以同時處理這些類似的但規模更小的子問題。行動分解是指把問題分解成一個個可操作的子問題，即把問題按照其解決的具體步驟分解開來，把大問題變成小問題，然后逐步依次解決，這種分解的思維方法對應于計算機的串行操作，計算機依次執行各個小問題的解決過程。

在課堂教學策略方面，課堂組織活動可以包括三個方面：獨立思考、組內協作和組間交流共享。在明確任務后，學生首先進行獨立思考，嘗試畫出分解結構圖。接著，小組成員之間進行交流討論，相互對比，并形成一致意見。最后，每組代表上臺展示，進行組間分享。

通過生活中的實例應用，學生不僅能夠逐步掌握分解思維方式，還能為后續抽象、建模、算法設計的學習打下堅實的基礎，從而更好地培養計算思維。

2.以“核心素養”為著力點，確定“分解”內容的教學目標

在新課標中，針對不同年段，都涉及“分解”思維培養，因此在信息科技課堂上，相應的總體教學目標為：通過學習，能夠形成問題分解的意識，面對復雜問題可以對其進行合理的分解，并找到其中解決問題的關鍵要素。分解的思想從第一學段一直貫穿到初中的第四學段（如圖1），聚焦于計算思維這一核心素養。

通過確定各學段的教學目標，教師可以有針對性地開展教學活動，確保學生在不同階段都能得到適當的引導和訓練。這樣，學生不僅能夠逐步掌握分解思維的方法和技巧，還能在實踐中不斷應用和提升這種思維方式，從而更好地培養計算思維能力和問題解決能力。

3.以“分解思維”為出發點，擴展“分解”的內涵和外延

在計算思維中，分解思維與抽象思維、建模思維等緊密相連，共同構成了計算思維的核心要素。

分解的內涵在于將復雜問題或任務進行細化、具體化，以便更好地理解和解決。通過對問題進行合理的分解，可以將大問題轉化為一系列小問題，從而更容易找到解決問題的突破口和關鍵點。同時，分解也有助于學生更深入地理解問題的本質和內在結構，為后續的抽象、建模和算法設計提供有力支持。

分解的外延則體現在其廣泛的應用領域和場景中。無論是在科學研究、工程設計領域還是在企業管理等領域中，都可以看到分解思維的身影。此外，分解思維還可以與其他思維方式相結合，形成更為強大和靈活的問題解決策略。

集智聚力，探索“分解”之“徑”

“分解”的思維始終貫穿于信息科技課程的學習中，那應如何幫助學生建立起分解的思維呢？下面，筆者以浙教版《信息科技》為例，通過具體的教學實踐，探究如何幫助學生更好地建立“分解”思維。

1.粗細相融，讓算法描述更細化

算法的描述作為算法學習的重要組成部分，是初步學習算法的重要手段，也是算法學習的基礎。通過學習算法的描述，學生可以了解和掌握算法的基本概念和方法，為將來進一步學習用算法解決問題打下基礎。

在浙教版《信息科技》中，五年級上冊第一單元安排了算法的描述，本單元前兩課分別是《身邊的算法》《自然語言描述算法》，這兩課的教學目標層層遞進，在用自然語言描述算法的時候，會利用到“分解”的思維。一開始，學生對算法的描述可以是相對比較粗顆粒度的，但是隨著學習的深入，為了能更清晰地描述算法，需要將算法步驟進行層層分解甚至分解成接近指令級別的，可以讓計算機直接處理子問題，最終逐一解決。

因此在教學策略上，可以通過嘗試從使用身邊的例子入手，如教材中的購票算法、課桌椅兩兩交換算法等，讓學生理解具體算法在日常生活中的應用，引導學生學會將大問題分解成大小不同的小問題，從粗顆粒度開始，逐漸細化，直到分解成接近指令級別的子問題。然后，讓學生通過實際操作，如編程、設計小游戲等，體驗算法的實際應用，加深對算法的理解。同時，教師要及時收集學生的反饋，評估學生的學習進度和掌握情況，以便調整教學策略。

2.降低規模，讓問題解決更便捷

在算法學習的過程中，除了通過調整顆粒度對算法描述進行細化和分解，教師還可以對問題進行規模上的分解。通過規模分解，復雜問題可以被劃分為一系列規模較小但相似的子問題，這使得計算機可以采用并行處理的方式，迅速解決這些問題。

以五年級上冊第10課《問題的分解》為例，本課旨在通過具體的教學實踐，使學生掌握問題分解的策略。在教學中，筆者創設了“自動送貨機器人在校園內送貨的最優路徑”的情境，這是一個真實且富有挑戰性的問題。學生通過對地圖路線的深入分析，發現可以通過設置路線必經點來簡化問題。原本每條路線包含四個小分段，通過設置必經點，學生成功地將問題規模縮小，每條路線只包含兩個小分段，從而大大簡化了問題的解決過程。

在具體教學策略方面，采用三年級上冊第13課《分解問題步驟》中的分解結構圖形式。通過設計“任務一：行動分解”，引導學生將大問題分解成若干個可操作的小問題。學生在完成第一次分解后，成功地將原問題細化為三個子問題。

隨后，進一步引入規模分解的概念，通過設置“任務二：規模分解”，指導學生將問題進一步分解為更小規模的相似子問題。在此過程中，利用填空式支架（如下頁圖2），幫助學生識別并確定分解的關鍵點。通過對比不同分解方案下的“比較次數”，學生深刻體會到分解策略在提升問題解決效率方面的優勢。

經過兩次分解的實踐，學生不僅掌握了規模分解和行動分解的方法，還學會了如何綜合運用這兩種分解策略來解決復雜問題。最后，引導學生將兩次分解的結果整合成一個完整的分解形式圖，以便更好地理解和應用這兩種分解方法。

3.分而治之，讓算法策略更多元

除了對問題進行行動分解和規模分解之外，還可以延伸分解思維，應用到分治算法的學習中。“分治”除了對問題進行分解，還要能夠有效地合并各個子問題的解決方案，從而順利解決整個問題。

以五年級上冊第15課《算法的應用》為例，本課旨在通過體驗分治算法，認識到算法思維在生活中的應用。在教學實踐中，筆者引入了一個非常經典的紙張排序問題：假設有100張無序的紙張，我們如何快速地將它們按照從小到大的順序排列好？在教學過程中，首先引導學生對這個問題進行分解，學生可以將這100張紙張分成若干組，如每組10張。然后，對每一組紙張進行排序。這個步驟是關鍵，因為它將原始的大問題分解為若干個小問題，每個小問題都相對容易解決。接下來，進一步引導學生思考如何合并這些小問題。學生可以采用歸并排序的思想，將兩個已排序的小組合并成一個更大的已排序小組。為了使學生更好地理解這一過程，課堂上使用了10張紙牌代表100張紙張，每張紙牌上標有一個數字。首先，將這10張紙牌分成兩組，每組5張，并讓學生分別對這兩組紙牌進行排序。然后，指導學生如何將這兩個已排序的小組合并成一個更大的已排序組。通過反復練習和討論，學生逐漸掌握了分治策略的核心思想。

通過本次教學實踐，不僅讓學生學會了分治策略，還進一步培養了他們的分解思維。他們意識到，在面對復雜問題時，通過合理地分解和合并子問題，可以大大提高問題解決的效率和準確性。

結語

分解思維作為計算思維的基石，是學生在信息科技課程中不可或缺的核心技能。通過精心策劃的教學活動和實踐環節，能夠讓學生逐步提升將復雜問題拆解為多個小問題的能力，并理清各小問題間的邏輯順序，建立它們之間的聯系。

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