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PBL在高中學生計算思維能力培養(yǎng)過程中的應(yīng)用

2018-07-24 10:28敖培
新課程·下旬 2018年4期
關(guān)鍵詞:計算思維

敖培

摘 要:以培養(yǎng)高中學生計算思維為目標,將基于問題的學習模式應(yīng)用到算法與程序設(shè)計課程教學中,以期在提高教學效率的同時,切實提升學生的計算思維素養(yǎng)。在分析了課程設(shè)計流程的基礎(chǔ)上,以“For循環(huán)語句”教學為例,進行了詳細的教學設(shè)計。

關(guān)鍵詞:計算思維;PBL;算法與程序設(shè)計

隨著計算機技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛使用,計算思維的培養(yǎng)受到越來越多學者的關(guān)注。正在修訂的《普通高中信息技術(shù)課程標準》中明晰了計算思維是四大信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)之一。算法與程序設(shè)計是高中信息技術(shù)課程中的選修模塊,是一門實踐性較強的課程。它要求學生在理解相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上,能夠獨立編寫程序解決實際問題。在內(nèi)化知識和實踐創(chuàng)作的過程中需要學生具有較為嚴密的邏輯思維能力——計算思維。在算法與程序設(shè)計課程教學過程中,采用何種教學模式才能有效地培養(yǎng)和提升計算思維是一個值得關(guān)注和研究的問題。

一、算法與程序設(shè)計課程教學引入PBL培養(yǎng)學生計算思維素養(yǎng)的優(yōu)勢

周以真教授提出,計算思維是運用計算機科學的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。文獻[3]參考ISTE和CSTA,界定計算思維包含數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表示、問題分解、抽象、算法與程序、自動化、仿真和并行化九個核心概念,以及自信、堅持、容忍、處理問題和交流五個態(tài)度。

基于問題的學習(Problem-Based Learning,PBL)是以學習者為中心,來自于真實世界的問題為核心的教學模式。在這種教學模式中,學習者通過對所獲得資料進行小組討論、歸納總結(jié),從而得出問題的答案。

算法與程序設(shè)計是高中信息技術(shù)課程中的選修模塊,在算法與程序設(shè)計課堂教學中引入PBL教學模式對培養(yǎng)和提高學生計算思維具有以下優(yōu)勢:

第一,PBL教學模式以教師情境導(dǎo)入問題,學生以搜集資料、分析問題、解決問題為主線進行課堂教學,而計算思維培養(yǎng)過程包括問題抽象、理論支撐、設(shè)計系統(tǒng)等主要過程,兩者活動過程相吻合。

第二,PBL教學模式中所選取的問題來源于生活實際,能夠激發(fā)學生學習興趣,活躍學生思維。

第三,PBL教學模式將教學內(nèi)容從驗證類轉(zhuǎn)變成為實際應(yīng)用類和拓展創(chuàng)作類,學生在自主探究抽象問題的過程中,其計算思維可以得到訓(xùn)練和提升。

第四,通過計算邏輯嚴謹?shù)慕鉀Q問題過程,學生的計算思維可以得到有效的強化。

第五,學生通過分組討論,可以交流解決問題的不同方案,豐富自身的思維方式。

二、算法與程序設(shè)計課程教學引入PBL培養(yǎng)學生計算思維素養(yǎng)課堂教學設(shè)計流程

在算法與程序設(shè)計課堂教學中,以培養(yǎng)和提升學生計算思維為目標,以實際問題解決為紐帶,教師基于創(chuàng)設(shè)問題情境→提出問題→引導(dǎo)學生解決問題→總結(jié)評價的PBL教學過程,采用有助于學生計算思維培養(yǎng)和提升的方式和方法,對學生學習過程進行及時有效的監(jiān)控和指導(dǎo)。學生在進入問題情境→明確問題→解決問題→總結(jié)評價的學習過程中,以自主探究和小組討論的方式,運用數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表示、問題分解、抽象、算法與程序、自動化、仿真和并行化等計算思維方法內(nèi)化相關(guān)知識,培養(yǎng)自信、堅持、容忍、處理問題、交流等能力和素養(yǎng)。教學設(shè)計流程如圖1所示。在教學實踐中,對于一個知識點的教學,教師往往不能全面涉及9個核心內(nèi)容和5個態(tài)度的計算思維訓(xùn)練,而只需要根據(jù)具體的教學內(nèi)容,有重點地培養(yǎng)和提升其中幾項計算思維即可。

三、教學設(shè)計案例

本次教學以算法與程序設(shè)計模塊中的“For循環(huán)語句”教學為例進行教學設(shè)計。在教學過程中,教師通過引入界面動態(tài)變化的“炫彩閃格”程序,激發(fā)學生學習的興趣。“炫彩閃格”程序設(shè)計和運行狀態(tài)下的界面如圖2所示。通過設(shè)置層次性問題,引導(dǎo)學生進行思考。通過分組討論的形式進行思維碰撞,深化對For循環(huán)語句和時鐘控件使用的相關(guān)知識的理解。通過上機實踐“炫彩閃格”程序,內(nèi)化所學知識,并在此基礎(chǔ)上拓展思維,完成作品的再創(chuàng)作。

1.教學目標

(1)知識與技能

①掌握For循環(huán)語句的一般格式和使用方法,能根據(jù)實際要求正確寫出For循環(huán)語句。

②理解For循環(huán)語句的執(zhí)行過程,能夠靈活運用For循環(huán)語句編程解決重復(fù)問題。

(2)過程與方法

通過動態(tài)程序?qū)嵗?,設(shè)置層次性問題,引導(dǎo)學生思考解決問題。

(3)情感態(tài)度與價值觀

以程序演示導(dǎo)入主題,激發(fā)學生學習興趣。在實踐編程過程中,體驗設(shè)計和創(chuàng)作的快樂。

2.教學活動

本文圍繞算法與程序設(shè)計教學,并以“For循環(huán)語句”教學為例,采用PBL教學模式,以學生為中心,以實際問題解決為紐帶設(shè)計教學活動,以期使學生在分析和解決問題的過程中體驗計算思維的內(nèi)涵特征,豐富計算思維方式,提升計算思維素養(yǎng)。

參考文獻:

[1]王林超.高中信息技術(shù)課程教學中計算思維的培養(yǎng)[J].中小學電教月刊,2015(7):93.

[2]Jeannette M. Computational thinking[J]. Communications of the ACM, 2006, 49(3):33-35.

[3]胡君祎.基于計算思維的高中VB教學模式研究[D].南京師范大學,2015.

[4]馬莉莉,嵇瑾.PBL在高中地理翻轉(zhuǎn)課堂中的實施策略 [J].中學地理教學參考,2017(5):24-26.

[5]陳亞光.PBL教學法在非金屬元素小結(jié)教學中的應(yīng)用[J]. 化學教育,2016,37(6):15-17.

編輯 張珍珍

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