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编程教学中计算思维有效落地的思考与探索

●厘清《标准》中计算思维的内涵

计算思维在编程教学中有效落地的前提是要厘清计算思维的含义，而对计算思维概念的理解在学术界一直存在着不同观点。《标准》指出：“计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备计算思维的学生，在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据;通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案;总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题解决中。”对《标准》中所描述的计算思维，在理解时可能出现的一些误区，现梳理阐述如下。

①“计算机科学领域”是定语，是说个体要“运用计算机领域解决问题的思想方法”，不是说“运用于计算机科学领域”，也不是说运用计算机科学领域的“知识”。计算机科学领域的思想方法有很多，如抽象、建模、流程、验证、迭代、递归、回溯、穷举、有哪些信誉好的足球投注网站、贪心、分治、优化、自动化、形式化、系统化、动态规划等。例如，去火车站寻求最优路径应用到了贪心算法的思想;分类管理照片，能较快查找所需照片，体现了“树”结构的思想;忘记密码中某一位数字，逐一试用所有组合的过程应用了穷举思想;等等。在这些活动中均体现了人的计算思维能力。

②“能够采用计算机可以处理的方式……”，没有说一定要用计算机处理。计算机处理问题的方式有对问题进行抽象、分解、建模以及形成解决方案等。例如，生活中两个多位数相乘，用到了“九九乘法口诀表”，其中的每一个口诀就是一个模块，体现了任务分解、模块化的思想;又如，在比较不同地块面积的大小时，先去测量、计算每个地块的大小，经历抽象、分解、建模，最后通过笔算也能解决问题。

③在“总结利用计算机解决问题的过程与方法”中，“计算机解决问题”是定语，总结利用的是计算机解决问题的过程与方法，并不是说一定是利用计算机解决问题才体现计算思维。例如，利用计算机解决问题的过程与方法有模拟、仿真、验证和优化等，总结这些过程与方法，应用于其他问题的解决，如应用二分法，模拟猜价格游戏、查字典等;又如，编写程序绘制函数曲线，模拟、验证函数图像等。

因此，计算思维是人的思维，是人用“计算机科学领域的思想方法”处理问题时的一种思维，但体现和提升人的计算思维也不一定要用计算机。换句话说，编程是培养计算思维的一种有效途径，但不是唯一途径;计算思维是人们解决实际问题的能力，但不仅仅指编程能力。

●计算思维落地存在的问题与表现

1.简单问题复杂化

教学中忽视中小学生的认知水平和知识深度，存在简单地将部分大学知识内容下放、项目设置成人化、用晦涩难懂的术语解释复杂问题、用复杂信息量的例子讲知识等现象。例如，按照定义讲解数据的结构、变量的概念、递归算法，用时间复杂度、空间复杂度阐述算法的优化等。

2.重编码轻思想化

算法和程序如同硬币的两面，程序是算法的载体，编程用来验证算法。编程教学与算法思维的关系，就是把计算思维理解为处理问题时的一种思维方式，把编程语言理解为处理问题过程的形式语言，而编程则是推理活动（计算也是一种推理）。信息技术教学“回归编程”反映和强调的是一种应用计算思维求解问题的全局思想，不能简单地理解为“回归教编程”。然而，教学中存在强调程序的编写、忽视探究算法思想和应用的现象。例如，在学习用穷举法解决问题时，不探究其背后的思想;程序编写完成后，不启发学生优化进一步算法，不引导学生探究相关的密码安全问题等。

3.教学过程呆板化

4.拓展迁移弱浅化

在新知讲授完后，在举一反三环节，案例缺乏适度的拓展空间和梯度，简单的重复案例不利于计算思维能力的提升。例如，在学习用for循环编程计算“1+2+……+100”后，让学生练习计算“1+2+……+200”的值，而不去与高斯算法比效率，探究背后只是计算机运算速度快的原因等。又如，分治就是把大的问题分解成小问题，将复杂的问题简单化，在学习完分治的策略后，不去探究它可以应用的场景，以及应用该思想产生的价值等。

●计算思维有效落地的对策与方法

1.创设条件激发学生兴趣，营造计算思维发展的环境

依据最近发展区理论，调动学生的积极性，发挥其潜能，通过创设情境和提示新旧知识之间联系的线索，可以帮助学生建构知识，从而轻松超越其最近发展区而达到下一阶段的水平。因此，教师在呈现教学内容时应创设故事情境，让学生在编程学习的过程中体会到乐趣、成就感，激发学习编程的兴趣，从而形成学习动机，突破重难点。例如，可以用与教学主题相关的经典趣味数学问题、游戏，或学生熟悉的应用情境，如在讲解穷举法时可选用韩信点兵、百钱买百鸡、水仙花数、推理判断谁说谎等。

2.借用简单问题说明抽象道理，激活学生的计算思维

建构主义理论认为，教师应把学生原有的知识经验作为新知识的生长点