基于计算思维的算法教学互动策略

朱艳

[摘 要]基于计算思维的算法教学互动有其先天的复杂度，教学互动很难有效开展，有思维的深度、知识的多领域等等，倾听、引导式逆向思维、头脑风暴等策略，能有效实现不同层面学生的高效互动，在教学中取得很好的教学效果。

[关键词]计算思维；算法教学；互動策略

[中图分类号] G632.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）18-0061-02

随着人工智能时代的到来，人工智能化的应用正悄然在社会生活中扮演着越来越重要的角色，信息技术再次成为引领工业变革、社会进步的有力推动力量，培养创新者成为高中信息技术核心素养的重要诉求，而计算思维将成为未来创新思维教育教学的重点，成为当下中小学信息技术教学的重点。

计算思维，源自英文Computing Thinking。2006年3月由卡内基·梅隆大学计算机系主任周以真教授在Communications of the ACM杂志上指出，2010年7月教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会发布了《九校联盟计算机基础教学发展战略联合声明》，美国计算机学科教师协会2011年推出新版本“K-12计算机课程标准”，计算思维是其重要内容之一。国内中小学的计算思维教学已成为教师发展、学生发展的必然选择。

以高中信息技术算法校本课程为例，计算思维描绘的内容在真实的教学情景之下出现了前所未有的挑战。以算法教学为例，挑战一：基于算法的计算思维体验教学过程中必须包括两方面的内容，一是编程语言的语法体系，二是计算思维的互动体验过程。挑战二：当问题求解过程中计算思维出现断层时，如何通过互动引导学生批判与创新。

一、计算思维教学互动策略——倾听的力量

基于算法的计算思维教学有着鲜明的教学特点，教学的主体学生会出现很多无法预料的状况，比如，全班学生的寂静表现，对求解问题无从下手，更谈不上主动举手回答问题。基于算法表达的计算思维层面的问题求解带着很强的创新性思考、数理逻辑、思维归纳总结需求，经过一学期的实践，我发现——倾听是打开学生思维的一把有力的钥匙。首先，要优化教学设计，创设计算机思维层面的完整的问题描述、限制条件。当问题一抛出，教师就倾听学生发出的声音，如“嗯”表示在思考，“咦”表示有了矛盾点，“哦”表示有可能有点想法，等等。此时，应抓住学生点点滴滴的思维火花，提升学生计算思维的品质。教学中我发现有的学生喜欢发言，但总不能答到点子上，如果总是试图鼓励未回答的学生多思考，效果恰恰相反。倾听让我们在教学中明白未发言的很多学生也许是真正在思考的学生，主动但回答不准确的学生往往缺少思维深度。其次，倾听学生未发出的声音，如有的学生一思考手就不自觉支撑下巴、摸头、眉头紧皱、身体斜坐，等等，根据这些行为可以初估有多少学生在真正思考。倾听学生的回答让教师了解学生的思考深度，计算机思维教学互动中，倾听是一股强大的师生有效沟通的力量。

二、计算思维教学互动策略——引导式逆向思维

数学作为一种工具，在计算思维逻辑表达方面发挥着不可替代的作用。一是由于计算基于数字化表达后才可以实施，二是数字在表达计算思维过程时精确、具体。数字表达方面兼有抽象表达世界与具体量化世界的双重功能，因此，问题求解过程中，对于步骤过多，逻辑联系紧密的计算机思维表达一般均采用数理论证体系表达计算思维过程。以下图为例，我们发现有3行，第1行有1个星，第2行有3个星，第3行有5个星。

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教学中的问题关键在于双重循环语句，关注循环计算思维解决问题的思维方式，与图中行数及星星个数之间的关系要捋清。其中，星星个数与行数之间的关系又是由数字逆向构建一元一次方程的过程，虽然学生在初中时学过方程，但数学课堂教学往往是给定方程，给出已知因子求未知数的过程。图中计算思维的本质是要在一堆杂乱的数字中总结方程关系再验证，然后在编程中应用。思维的深度、梯度、跨度是数学课堂中不能相提并论的。我们在教学实践中发现，通过引导式的逆向思维能很好地化解难点，比如通过表格化的数据请学生逆向推出方程，即i代表行数值，j代表所在行的星星个数，方程为：j=i×2-1。核心算法通过引导式逆向思维的互动策略引出后，再引导学生小组查询、探究来完成思考和交流，充分调动学生的团队合作能力，让学生看到计算思维的魅力。

三、计算思维教学互动策略——头脑风暴

问题求解过程常常有些原创性的表达，教师在教学过程中无法遵循常有的思维一步步互动表达，比如，如何用没有音箱的电脑播放儿歌等等，围绕主题开展一次短时间的、天马行空式的头脑风暴则是互动的最佳策略。头脑风暴互动策略实施过程中，应设置头脑风暴协调员，协调员要管理讨论的主题，对于偏移主题的讨论主动制止，并且提醒大家讨论的时间，一般以十分钟为宜。还需设置头脑风暴金点子记录员，在黑板上记录下大家的金点子。最后由教师点评大家的表现，整理出可以通过计算机思维的方式以程序表达出来的金点子。不管结果如何，头脑风暴的互动过程可以让学生充分表达自己的新奇想法。

头脑风暴关注与促进小组间的合作，从原来的天马行空，到小组合作框架下的讨论；从原来的臆想，到小组合作评估下的设想；从只提点子，到形成比较可行的解决方案，让头脑风暴更趋于可行。真正让学生的天性、灵感与现实的理性思维融合在一起，让计算思维课堂教学由传统的线性逻辑的思维切换成离散性的模式，促进学生的全面、自由发展。

四、计算思维教学互动策略——人文引领互动

人类有着丰富的思维文化遗产，学生可能天天在学却不知道出处。以欧几里得为例，教师可向学生提问——有一位大师，奠定了现在数学的很多基础知识，这位大师就是欧几里得。以人文的方式、一下子将学生吸引住，真正从学生的兴趣入手。接着通过百度打开欧几里得的介绍，无形之中将知识获取的方式通过演示过程传达给学生。

教师可用简短的时间介绍欧几里得及其传世著作《几何原本》《已知数》，阿基米德是他学生的学生……学生通过对人文知识的学习，可认识更多物理学、数学等不同学科的大师。

人文的导入促使学生对大师的认识更丰满、更全面。尤其是对自己所学的几何学、阿基米德的很多定理等，人文将对科学的追求、对真理的追求向侧面传递给学生——我们在学习与感悟与这些大师与这个星球共存亡的一些贡献。思维的格局和教学的视野决定了学生看问题的角度与深度，同样是一堂思维课，当教师站在与人类命运共同体共进退的格局下，能唤醒学生的历史责任感。学习不是个人价值体现，更多的是为这个社会贡献。

基于计算机思维的算法课堂互动，仍有很大的难度。比如基本算法中的冒泡排序等，如何才能让没有多少编程经验的学生充分理解冒泡排序的精要，有效地互动表达出算法的计算思维，对每一位信息技术教学工作者都是挑战，仍需要在以后的工作中学习、验证、总结。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 何钦铭，陆汉权，冯博琴.计算机基础教学的核心任务是计算思维能力的培养——《九校联盟（C9）计算机基础教学发展战略联合声明》解读[J].中国大学教学，2010（9）.

[2] 佐滕学.静悄悄的革命：课堂改变，学校就会改变[M].北京：教育科学出版社，2014.

（责任编辑 斯 陌）