高中生计算思维的进阶培养

    张建鹏

    计算思维是高中信息技术学科核心素养之一，对它的培养是高中信息技术教学重点关注的内容，因此，在《算法与程序设计》教学中，笔者利用小游戏的程序设计探索计算思维的培养。教学中，随着对程序知识学习的深入，笔者不断对小游戏程序进行改进和优化，在此过程中，学生的计算思维得到运用和发展。这个游戏程序分别用在了教学的三个阶段。

    ● 第一階段：程序的初步认识，计算思维的初步运用

    本阶段的目标是熟悉编程环境，掌握程序中的一些基本概念，激发对程序的学习兴趣。需要学生掌握控件及控件对象的使用，熟悉不同对象属性的设置和单击事件的控制，学会运行、调试程序，逐步熟悉程序设计的特点和规则，初步形成把问题转换到计算机中解决的认识。

    设计问题：利用VB设计和制作一个简单的《真心话大冒险》小游戏。

    教学程序实例：《真心话大冒险》初级版本，在窗体中设置多个标签控件对象，分别用来单击显示相应问题。利用标签的单击事件改变标签对象的Caption属性，达到显示问题内容的目的。

    在学习实践中，并不局限于教学实例的制作，可以利用其他控件对象对程序进行修改，如利用按钮和按钮的单击事件，在标签对象中显示问题，实现程序实例的多样性。另外，利用此实例的特点，还可以扩展到其他应用上，如设计一个性格与颜色测试程序、简单的心理测试软件等。通过程序实例的多样性修改，让学生加强知识的运用和思维的扩展，建立初步的计算模型，快速地解决问题。

    ● 第二阶段：程序的结构学习，让学生的计算思维得到充分的发挥

    本阶段让学生明确程序的基本结构，掌握程序中数据类型、变量、常量、函数的概念，并熟练运用这些知识;让学生学会读取和使用流程图，来观察和确定程序的执行过程，并能转换为程序代码。

    设计问题：设计制作《真心话大冒险》的初级版本，很好玩，但也发现它不够灵活，随机抽取问题是这个游戏中非常重要的环节，让我们来一起完成游戏的一次进化。

    教学程序实例：《真心话大冒险》中级版本，在窗体中设置一个标签控件对象，用来显示相应问题，通过单击真心话和大冒险标签，实现随机显示问题。本实例利用随机函数和选择结构来实现程序的设计制作。

    对于选择结构的利用，要求学生尝试使用if语句的多种形式或select case语句来实现所需要的功能。透过对选择结构的深入学习，学生能逐渐发现不同语句的用法和作用，明确在什么条件下选择什么样的语句更合适，建立有效的计算模型，学会从不同的角度思考问题。

    ● 第三阶段：高级组件的应用，让学生计算思维有一定的扩展

    本阶段要求学生掌握一些高级组件的应用，理解不同事物、时间与空间到计算机内的转换，对从事物到抽象、从抽象到事物有更深的认识。掌握时钟、画线和图像控件的使用，明确加载图片路径的方式，掌握时钟对象和画线对象之间的变化联系。

    设计问题：多人参与，人与问题的随机性的实现，建立友好的使用界面，让我们一起来实现游戏的高级进化。

    教学程序实例：《真心话大冒险》高级版本，引入时间和空间的控件来帮助程序的设计，增加程序的灵活性，使用对话框、时钟、图像等对象，增强界面的表现效果，结合中级版本，对时钟对象和全局变量的控制，以寻求达到程序的最佳效果，进一步完善游戏程序。

    在程序的制作过程中，掌控对象的功能和对象之间的关联，实现对象的时空变化，确立程序的时间和空间基本模式，优化程序的界面，丰富程序的功能，让学生站在多角度考虑问题。

    在游戏程序的设计制作过程中，不断发现问题、思考问题、解决问题，通过实现简单的游戏、功能上的优化以及界面的交互性设计，让学生逐步求解。游戏的进化过程，也是思维方法的进化过程从最初的问题简单抽象到复杂抽象，从实现形式的简单构造到复杂构造，从处理问题的单一性到多样性，逐步丰富和完善程序的功能，让学生体会利用计算机解决问题的过程，拓展学生的思维方法和思维广度，让学生体验到利用计算机解决问题的乐趣和方式。

    ● 教学反思

    ①计算思维能力培养的有效途径就是让其得到运用。学生已有的生活经历以及通过其他学科的学习，使其具备了一定的计算思维能力，通过游戏设计制作，学生分析问题、设计算法、操作实践，把实际问题转换到计算机中来处理，对程序实例的不同实现形式进行探索，实现了自身能力的充分应用，计算思维能力得到进一步发挥和扩展。

    ②本实例依据学习知识的不同阶段，把程序分成不同的版本，既有知识的推进，又有实例的连贯性，把所学、所思、所想应用到程序设计当中，推进了程序的进化，锻炼了学生的思维能力。虽然一个实例不能涵盖所有的知识，但是此实例能让一个问题实现从简单化到复杂化再到简单化，突出问题的不同解决方式，以锻炼学生的计算思维能力，提升信息素养。

    ③教学内容和实践要遵循学科知识和学生认知特点，在追求教学效率的同时，要抓住每一个环节来提升学生的信息素养。例如，对象的命名，看似简单，却蕴含着处理信息的素养;本实例中控件的使用，使得学生对计算机抽象事物的过程认识大打折扣，不如采用自定义类让学生对类理解得更加透彻。所以，教学要遵循学生的认识规律，关注学生学习习惯的养成。

    ④虽然高中生的逻辑思维能力和独立处理问题的能力比较强，可以独立处理很多问题，但其合作能力有待提高，所以在要求学生自主学习的同时，更要注重对学生合作探究能力的培养。问题的设计和学习情境的创设，需要认真对待、精心思考，注意每一个环节，加强指导，突出学生合作探索的过程，这样更有利于学生计算思维能力的培养。

    ⑤计算思维的培养要开阔思路，不能局限于信息技术学科和学科内的某一些知识，计算思维是综合知识的运用，要注重与学生生活实际的联系和知识的迁移。计算思维不是计算机领域独有的，它可以来源于各个领域，同样也可以应用到各个领域。

    计算思维为高中信息技术课堂注入了新的活力，计算思维的教与学，需要教师在教学中不断地实践和探索。信息技术教师只有多学习，多思考，多实践，多反思，才能把计算思维的培养落到实处。