中学生程序设计教学思维研究

中学生程序设计教学思维研究

1程序设计与计算思维

理论思维、试验思维和计算思维是作为科学思维的方式,共同构成了人类的三大思维。计算思维作不一种早已存在的思维活动,它的消失并不能简洁地认为是一种新的创造,而是,是每一名一般人应当具备的一种技能。因而,在中学信息技术教学中,可以说计算思维是无处不在。在中学信息技术课程中明确地提出“计算思维”,关键是要学生将无意识的计算思维变成有意识的计算思维,主动地用计算思维去解决问题,应用在各自的专业中。同时,还可以让更多的中学生能够主动地、习惯地找到利用计算机解决问题的方法,并且形成主动使用计算机解决问题的思维力量。因此,计算思维除了能解答现时信息技术课程的困惑外,还对课程的内涵,学生的学习目标提出了更深刻的要求。我们也需要熟悉到,计算思维与算法思维是有区分的。计算思维应当成为中学生具备的根本力量,由于在可以预见的将来,更多的创新、更多的生活上变革都会来自于计算思维,计算思维将成为青年人立足社会、生存与进展的重要力量。而算法思维只是计算思维的一种,把握计算思维不应只学习编程,还要学习在多个层次的抽象思维[5],但是学生可以透过学习编程较好地理解和把握计算思维。

2以计算思维为核心的程序设计教学

2.1教学内容的调整为达成总体的教学目标,程序设计的教学内容需要得到扩大。在初中阶段,学生应当能理解程序设计的根本思想、根本方法和程序设计三种根本构造,了解一维数组的使用及枚举算法的作用。高中阶段,结合《数学》课本中《算法初步》的内容,学生应在理解流程图的根底上,写出辗转相除、冒泡排序、直接排序、进制转换等相对抽象的程序代码,具备在肯定编程环境中调试程序的力量。在学习选修模块方面,学生应能了解子程序的作用、了解递归的概念和使用方法。对于力所能及的学生,应能编写更多的能模拟实际问题的程序代码。在教学内容的编排上,应当抛弃以往以学问点为主线编排内容的方法,而是以一个个相互联系又可以独立的问题序列,引导学生分析、模拟、解决问题。下面以“小明的网店”为线索为例说明。工程一:初开网店。问题概括:小明为帮忙家乡的果农翻开销路,在网上开启了一间网店;工程要求:假定网站临时只卖一种水果,设定水果的单价,及每笔运费,依据购置者输入的数量计算出每笔购置的费用。教师引导学生把水果的价格、数量、运费、总价抽象成变量数据;使用输入输出语句及表达式处理相关信息(变量数据);最终引导学生理解变量、输入输出及表达式的概念。工程二:遭受竞争。问题概括:同类型的网店,向消费者做出买满150元打九折和买满100元免运费的促销活动。从这个工程开头,要求学生分小组依据自己过往的阅历,提出应对的方法。这种状况下学生通常提出这样的方法:(1)做出同样的促销活动;(2)为避开恶性竞争,应当在不赔本的状况下,进展价格竞争。教师由此引导学生找出工程二与工程一的区分,建立分支构造模型,让学生观看流程图,比拟输入输出的数据,理解规律表达式的作用;使用分支语句及规律表达式处理相关信息,加深对程序规律思维的理解。工程三:筹划将来。问题概括:经受一次价格竞争,网店坚持下来,小明需要为网店的将来进展筹划;经过学生小组争论,学生也许会提出增加销售种类、掌握本钱、广告宣传等方法。教师应鼓舞学生的各种想法,并把一些简洁可行的想法设计成计算机可以执行的程序,例如掌握本钱和广告宣传的方法。我们可以赐予学生各种本钱的数据,包括人员平均薪酬,每月水、电费,水果的本钱,一次性投资(购置电脑和网店保证金)等等;也可以给出水果售价和手机平台推送消息对销售状况影响的数据,例如按月计算售价每降低10%,就会提高15%的销售额,每月使用本钱的10%做微信推送费,可以提高12%的销售额等等。然后引导学生从这些问题中,提取出(抽象)出相应的数学模型,形成变量、表达式和运算构造,先是要求学生计算最低售价和回本时间,制作一个计算水果最低售价的软件及有关宣传及利润关系的计算程序,并生成可执行文件,代替人工计算。在这个工程中,开头表达计算对现代生活的重要性,重点是让学生开头完整地体会使用计算思维的全过程,即“能行—抽象—模拟—设计—自动化”的过程,并且了解在信息时代,数据和信息也是重要的资产和财宝。工程四:挖掘信息;问题概括:网店已经运营了一年,把握了大量信息,例如客户的购置状况,“粉丝”的数量,好评率等等。我们应当如何运用这些信息？仍旧要求学生先自行查找方案,引导学生把一些可行的想法设计成计算机可以执行的程序。例如:(1)分析每天的购置状况,得出每个时段的购置状况,从而安排“店小二”的上班时间;(2)遍历一遍全部“粉丝”,找出“大客户”,安排人员跟踪效劳;(3)依据四个季节种类水果的销售状况和仓库容量,设计出可行的每种水果的最小库存量和最大库存量;(4)依据“粉丝”数量和销售状况,计算出每产生一位“粉丝”所需的本钱,和“粉丝”每日的购置率,定出将来进展蓝图。连续从“能行—抽象—模拟—设计—自动化”的过程引导学生解决这些问题,从而让学生学习循环构造、枚举法、辗转相除法(最大公约数、最小公倍数)的使用。工程四的重点是引导学生体会通过计算思维加工信息,可以制造出新的价值。以上的每一个工程都是较为开放的主题内容,学生依据教师的引导,把问题模型抽象成算法描述,然后形成程序到达自动化,通过计算思维体会从“详细—抽象—详细”的过程,深切体会到计算机学科独特的思维对社会生产带来不行替代的奉献。

2.2教学方式的调整以皮亚杰为代表的心理学家认为:思维是不行直接教的,而需要在生活中领悟和积存。而计算思维则是解决问题的思维方法,信息处理的过程即利用计算机特点求解问题的过程。由此可见,以编程为载体的计算思维教学不应再着重传授学问点和处理信息的方法,而应以问题为引导绽开教学线索,并以问题的解决最终目的,让学生多参加实践活动,通过推断和推理找到有效的思维方法,从而理解计算机学科独特的思维方式,理解计算思维对信息时代科技革新的推动作用,形成学习计算机科学制造美妙生活的愿望。

2.3教学实践的反思程序设计的必经阶段包含调试编译。而计算思维中也有使用容错、纠错的方式帮忙爱护系统和编译,它们都有从时间、空间的消耗考虑,提出更高效算法的要求,其目标都是使解决方案或程序以螺旋上升的状态不断完善。同样地,以计算思维为核心的程序设计教学也需要呈现这种过程,只是对象变成了教学的主体——学生。准时地反应和评价可以帮忙我们实现这个过程。评价可以在教学的各个阶段发生,评价的实施者可以是教师,也可以是小组;可以是量性客观评价(例如程序的时间、空间简单度),也可以是主观评价(例如是代码的易读性、制造性和友好的界面等等)。这些评价都在促进螺旋上升的过程,帮忙学生在良好的科学探究气氛下得到更全面的进展。调整后的学习内容是由几个开放的构造单元组成,学生除了学习程序设计学问外,也要从中形成解决方案。他们可以使用不同的数据构造、算法,编写不同的程序代码;也可以从不同的角度,用不同的观点形成解决方案。教师要鼓舞学生们存在不同的认知,不同的观点,鼓舞思维的多样性。

3结