信息技術(shù)常態(tài)課中對(duì)學(xué)生算法思維的培養(yǎng)

江蘇省南通高新區(qū)小學(xué) 張愛(ài)峰

培養(yǎng)小學(xué)生的算法思維，就是幫助學(xué)生能夠在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，擁有清晰的解題思路和解題方法，能夠使解題過(guò)程變得具有條理性、完整性和準(zhǔn)確性，不僅對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)有所幫助，還對(duì)學(xué)生的整體發(fā)展有著良好的促進(jìn)效果。所以信息技術(shù)教師要針對(duì)課程內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)板塊、學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力、算法特點(diǎn)等方面進(jìn)行綜合分析，制定符合學(xué)生認(rèn)知水平及學(xué)習(xí)能力的教學(xué)方法。

一、精準(zhǔn)選“題”搭平臺(tái)，養(yǎng)成算法思維意識(shí)

小學(xué)中、低年級(jí)學(xué)生認(rèn)知能力、邏輯思維水平和抽象思維水平較低，思維活動(dòng)依舊需要具體表象的支持，單純運(yùn)用程序設(shè)計(jì)工具培養(yǎng)算法思維難度較高。因此，教師在選擇算法題材時(shí)，應(yīng)充分考慮到學(xué)生的年齡特點(diǎn)和實(shí)際能力。

若在培養(yǎng)學(xué)生算法思維的初期階段就選擇過(guò)于復(fù)雜、難度較高的算法題目，不僅會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心，還會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)產(chǎn)生逃避的想法。所以在最初期接觸算法階段，教師可選擇一些難度較低或者與算法思維相關(guān)聯(lián)的題材，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心。比如，在“WPS文字”相關(guān)知識(shí)教學(xué)中，教師可以要求學(xué)生打開已保存在桌面的一份文檔，并將文檔內(nèi)的“小狗”替換為“狗狗”“小狗狗”替換為“小花狗”。學(xué)生完成相應(yīng)的“替換”操作后會(huì)發(fā)現(xiàn)，文章內(nèi)的“小狗狗”不僅沒(méi)有變成“小花狗”，反而變成了“狗狗狗”。這種情況的產(chǎn)生是因?yàn)閷W(xué)生先替換了“小狗”與“狗狗”這對(duì)詞，導(dǎo)致替換完畢后文章已不存有“小狗狗”這個(gè)詞。當(dāng)操作錯(cuò)誤的學(xué)生對(duì)操作步驟撤回并重新按照正確步驟操作后得出了正確結(jié)果，這樣能夠意識(shí)到解決問(wèn)題時(shí)需要按照正確的思路和步驟進(jìn)行，有利于初步養(yǎng)成算法思維意識(shí)。

二、打通“學(xué)科間的任督二脈”，提升算法思維水平

我國(guó)《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》將“算法與程序設(shè)計(jì)”和“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”兩個(gè)拓展模塊納入到小學(xué)階段教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中。要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能夠初步理解現(xiàn)實(shí)生活中的算法問(wèn)題，并借助于積木式編程工具編寫出解決生活中簡(jiǎn)單問(wèn)題的程序，從而讓學(xué)生感受編程思想的同時(shí)逐步提升學(xué)生的算法思維水平。

算法思維水平的提高對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)有著極大的幫助，教師可以利用Scratch編程幫助學(xué)生了解更多的信息知識(shí)，提高自身解決問(wèn)題的能力，以下就數(shù)學(xué)中常見的“雞兔同籠”問(wèn)題作出分析。①教師進(jìn)行動(dòng)畫示范，要求學(xué)生參照教師的操作步驟繪制出一個(gè)場(chǎng)景，場(chǎng)景中包括提問(wèn)者和回答者，由提問(wèn)者在提問(wèn)中輸入雞兔共同的頭數(shù)和腳數(shù)，由回答者進(jìn)行回答。②教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注意雞兔的頭數(shù)與腳數(shù)在Scratch編程中應(yīng)為變量，需通過(guò)提問(wèn)者得到，兩個(gè)變量同時(shí)參與計(jì)算。③告知學(xué)生需要定義對(duì)應(yīng)的變量來(lái)保存每次詢問(wèn)的結(jié)果，同時(shí)明確上面解題過(guò)程是分解到每一步，除頭數(shù)和腳數(shù)兩個(gè)變量外，還可增加雞的只數(shù)和兔子的只數(shù)兩個(gè)變量。

這種方式能夠幫助學(xué)生在思考問(wèn)題時(shí)學(xué)會(huì)將大問(wèn)題進(jìn)行合理分解，將復(fù)雜且大范圍的問(wèn)題簡(jiǎn)化為一個(gè)個(gè)具體步驟，有利于學(xué)生掌握解決問(wèn)題的思路和方法，進(jìn)而提升算法思維水平。

三、助力“創(chuàng)客”培養(yǎng)彩虹方案，增強(qiáng)算法思維能力

2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其中明確指出，人工智能成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)，應(yīng)逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育。

目前學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中基本按照相關(guān)固定的模式或者公式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算、思考和解答，這種方式只利于較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題，當(dāng)學(xué)生面對(duì)過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)運(yùn)用算法思維就可以對(duì)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化，將復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程轉(zhuǎn)為可重復(fù)的模塊，不僅能夠加快解答速度，還能提高答案的準(zhǔn)確性。比如，針對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)中的判斷問(wèn)題作出分析，通常情況下，學(xué)生在面對(duì)此類問(wèn)題時(shí)僅需在括號(hào)內(nèi)標(biāo)上√或者×，而利用機(jī)器人編程能夠讓學(xué)生對(duì)判斷題進(jìn)行更加深入的了解和判斷。教師可指導(dǎo)和幫助學(xué)生共同完成一個(gè)程序的設(shè)計(jì)，如在車輛上安裝超聲波傳感器，當(dāng)路面前方一定距離內(nèi)無(wú)障礙時(shí)，車輛可順利通行；當(dāng)路面前方一定距離內(nèi)有障礙時(shí)，傳感器檢測(cè)后車輛會(huì)進(jìn)行降速；當(dāng)路面前方的障礙距離車輛非常近時(shí)，傳感器檢測(cè)后車輛會(huì)逐漸剎車停止前進(jìn)。

通過(guò)機(jī)器人編程學(xué)習(xí)，不僅能夠開發(fā)學(xué)生的思維方式，還能促使學(xué)生意識(shí)到看待一個(gè)問(wèn)題需要考慮問(wèn)題的形成因素，理清思路和學(xué)會(huì)分層分析，這樣才能解決問(wèn)題。作為一線的教育工作者，我們要更多地關(guān)注算法思維的教學(xué)，幫助學(xué)生輕松、愉快地學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，在未來(lái)才能涌現(xiàn)更多的“創(chuàng)客”人才。

綜上所述，在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)過(guò)程中，教師需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生算法思維的培養(yǎng)力度。一方面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、算法思維教學(xué)內(nèi)容及信息技術(shù)知識(shí)點(diǎn)，制定最佳教學(xué)方法，另一方面在教學(xué)過(guò)程中充分挖掘?qū)W科資源，合理運(yùn)用多種學(xué)習(xí)工具和教學(xué)設(shè)備進(jìn)一步提高學(xué)生的算法思維能力。