基于問題解決的計算思維培養(yǎng)實踐探究 論文

2022年安徽省中小學教育教學論文評選基于問題解決的計算思維培養(yǎng)實踐探究摘要：《普通高中信息技術課程標準（2017）年版》提出了計算思維作為四大學培養(yǎng)不失為一種好的途徑。本文筆者結(jié)合自己的教學實踐,以教育科學出版社的信息技術必修1《2.3周而復始的循環(huán)拓展課——利用遞推式思維解決問題》教學為例，來談一談如何培養(yǎng)學生的計算思維。關鍵詞：問題計算思維教學實踐一、計算思維的內(nèi)涵產(chǎn)生的一系列思維活動i。從中我們可以看到計算思維是人的一種思維過程與方式，是題的解決中。二、計算思維能力在程序設計中的體現(xiàn)計算思維是未來世界認知、思考的常態(tài)思維方式，學生需要經(jīng)過系統(tǒng)性學習和反復訓練才能獲得這種思維。這種思維培養(yǎng)的外在體現(xiàn)則在于學生相關能力的培養(yǎng)，以能力培養(yǎng)推動計算思維的形成。我們知道計算思維涵蓋了計算機科學的諸多思想方法，不可能在程序設計教學中把它全部體現(xiàn)出來。那么程序設計教學中應該著重培養(yǎng)哪些能力，從而促進計算思維的培養(yǎng)呢？筆者認為程序通過信息技術課程的學習，學生需要掌握問三、建立基于問題解決的計算思維培養(yǎng)教學模型筆者在建構(gòu)主義理論的基礎上，結(jié)合問題驅(qū)動法和計算思維的特點，提出了基于問題解決培養(yǎng)計算思維的教學模型（如圖學生以問題為導向，通過自主學習、合作探究等活動過程來獲取知識與技能，培養(yǎng)計算12022年安徽省中小學教育教學論文評選都會在相應程度上鍛煉學生的計算思維能力。圖1 基于問題解決培養(yǎng)計算思維的教學模型程如下：義問題，從而使問題更容易解決，從而培養(yǎng)學生的問題分解能力。②在“分析問題”環(huán)節(jié)，可以引導學生通過遞推、化簡等方法，找到小問題中的共22022年安徽省中小學教育教學論文評選同的屬性以及相似之處。并將其抽象成python可以識別處理的模型，從而培養(yǎng)學生的抽象能力和建模能力。的知識編寫程序，上機調(diào)試驗證。從而培養(yǎng)學生的算法設計能力。改或提出新的解決問題的算法。養(yǎng)學生的遷移能力。決同類問題及相似問題的方法，并將此方法運用到更深層次的問題解決中。四、運用模型培養(yǎng)計算思維的教學實踐筆者以2.3節(jié)《周而復始的循環(huán)拓展課——利用遞推式思維解決問題》為例來探究如何在編程計算教學中培養(yǎng)學生的計算思維。1.呈現(xiàn)問題好的問題，可以激發(fā)學生的學習興趣，使其更好地融入到課堂中。筆者選用了財富1000元，而王林第一天只需給爸爸121000林給爸爸的錢是前一天的2明的你，能算出王林與爸爸在這筆交易中誰是贏家嗎？題為三個小問題：（1）求一個月后王林的錢數(shù)；（2）求一個月后爸爸的錢數(shù)；（3）養(yǎng)學生的計算思維意識，培養(yǎng)學生的問題分解的能力。2.分析問題32022年安徽省中小學教育教學論文評選找到合理、可行的模型。學生從每個月王林爸爸的錢數(shù)變化中歸納總結(jié)出錢數(shù)與天數(shù)的關系，將實際問題抽象1+2+4+8+…+229的和。那如何建立模型，將問題轉(zhuǎn)化成計算機可以處理的呢？在這時，第n天的錢（s2)和第n-1天的錢(s1)之間的關系：第2天爸爸的總錢數(shù)等于第1天的錢加上2的13天爸爸的總錢數(shù)等于第2天的總錢數(shù)加上2的24天爸爸的總錢數(shù)等于第3天的總錢數(shù)加上2的3的重復規(guī)律，即爸爸第n天的總錢數(shù)等于第(n-1)天的總錢數(shù)加上2的（n-1）次方。3.設計方案在剛才分析的基礎上，給學生提供學習資料包，讓學生嘗試設計算法。算法用流程圖（圖2）表示如下：①首先，分析需要哪些變量，s2表示第n天爸爸的錢，s1表示第n-1天爸爸的錢,day表示天數(shù),w表示王林一個月后的錢數(shù)；②討論該采用哪種結(jié)構(gòu)，使用for條件循環(huán)，循環(huán)的條件是day<=30時程序執(zhí)行；③運用計算思維的遞推思想得到，第n天王林給爸爸的錢是第n-1天的錢加上n-1的二次方即s2=s1+(day-1)**2；④根據(jù)循環(huán)得知，把求得的s2賦值給s1,同時天數(shù)增加⑤輸出s2,w。該案例在③到⑤步采用了計算思維遞推的方法42022年安徽省中小學教育教學論文評選n天的錢數(shù)等于n-1天的錢數(shù)加上2天數(shù)小于等于s1算，直至運算出s30。當學生運行自己編寫的程序，看到爸爸一個月后的錢竟是王林的三百多倍時，學生編程成功的喜悅一下子就顯露出來了，這也更加激發(fā)了學生繼續(xù)探索考中學習，培養(yǎng)學生的算法設計能力。4.優(yōu)化方案在學生掌握了前面所學的基本技巧和方法之后，對該類問題已經(jīng)能夠靈活運用所學知識進行求解，能夠解決類似等問題。引導學生發(fā)現(xiàn)解決此類問題的規(guī)律：對于此類問題可以利用遞推算法，這用相同的運算規(guī)律，逐次重復運算，直至運算結(jié)束，這種有重復規(guī)律的問題用循環(huán)可以實現(xiàn)。此時在此基礎上繼續(xù)s1和s2的關系，及賦值語句的內(nèi)涵，并嘗試簡化算法，優(yōu)化程序。算法用流程圖（圖3）表示如下：s1和s2兩個變量用一個變量s來表示。對于同一問題設計出題的能力，鍛煉學生的算法評估能力。5.舉一反三，知識遷移在剛才學習的基礎上，繼續(xù)給學生呈現(xiàn)相似的問題。糖果獎6右邊同學的1/3減在剛才問題的基礎上，引導學生繼續(xù)思考探究。財富交換計52022年安徽省中小學教育教學論文評選劃是從前往后推斷，而糖果獎勵計劃采用的是逆向思維，是從后往前推斷，用流程圖（圖4）表示如下：表示學生數(shù)，t表示第n個同學手上的數(shù)字，m表示每個同學手上的數(shù)字之和；②for循環(huán)控制變量xs，起始值是5，終止值是1，步長是-1；n個同學的數(shù)字是其左邊第n-1個同學的數(shù)字加1除2，即t=(t+1)*3