基于问题解决的计算思维培养实践探究 论文

2022年安徽省中小学教育教学论文评选基于问题解决的计算思维培养实践探究摘要：《普通高中信息技术课程标准（2017）年版》提出了计算思维作为四大学培养不失为一种好的途径。本文笔者结合自己的教学实践,以教育科学出版社的信息技术必修1《2.3周而复始的循环拓展课——利用递推式思维解决问题》教学为例，来谈一谈如何培养学生的计算思维。关键词：问题计算思维教学实践一、计算思维的内涵产生的一系列思维活动i。从中我们可以看到计算思维是人的一种思维过程与方式，是题的解决中。二、计算思维能力在程序设计中的体现计算思维是未来世界认知、思考的常态思维方式，学生需要经过系统性学习和反复训练才能获得这种思维。这种思维培养的外在体现则在于学生相关能力的培养，以能力培养推动计算思维的形成。我们知道计算思维涵盖了计算机科学的诸多思想方法，不可能在程序设计教学中把它全部体现出来。那么程序设计教学中应该着重培养哪些能力，从而促进计算思维的培养呢？笔者认为程序通过信息技术课程的学习，学生需要掌握问三、建立基于问题解决的计算思维培养教学模型笔者在建构主义理论的基础上，结合问题驱动法和计算思维的特点，提出了基于问题解决培养计算思维的教学模型（如图学生以问题为导向，通过自主学习、合作探究等活动过程来获取知识与技能，培养计算12022年安徽省中小学教育教学论文评选都会在相应程度上锻炼学生的计算思维能力。图1 基于问题解决培养计算思维的教学模型程如下：义问题，从而使问题更容易解决，从而培养学生的问题分解能力。②在“分析问题”环节，可以引导学生通过递推、化简等方法，找到小问题中的共22022年安徽省中小学教育教学论文评选同的属性以及相似之处。并将其抽象成python可以识别处理的模型，从而培养学生的抽象能力和建模能力。的知识编写程序，上机调试验证。从而培养学生的算法设计能力。改或提出新的解决问题的算法。养学生的迁移能力。决同类问题及相似问题的方法，并将此方法运用到更深层次的问题解决中。四、运用模型培养计算思维的教学实践笔者以2.3节《周而复始的循环拓展课——利用递推式思维解决问题》为例来探究如何在编程计算教学中培养学生的计算思维。1.呈现问题好的问题，可以激发学生的学习兴趣，使其更好地融入到课堂中。笔者选用了财富1000元，而王林第一天只需给爸爸121000林给爸爸的钱是前一天的2明的你，能算出王林与爸爸在这笔交易中谁是赢家吗？题为三个小问题：（1）求一个月后王林的钱数；（2）求一个月后爸爸的钱数；（3）养学生的计算思维意识，培养学生的问题分解的能力。2.分析问题32022年安徽省中小学教育教学论文评选找到合理、可行的模型。学生从每个月王林爸爸的钱数变化中归纳总结出钱数与天数的关系，将实际问题抽象1+2+4+8+…+229的和。那如何建立模型，将问题转化成计算机可以处理的呢？在这时，第n天的钱（s2)和第n-1天的钱(s1)之间的关系：第2天爸爸的总钱数等于第1天的钱加上2的13天爸爸的总钱数等于第2天的总钱数加上2的24天爸爸的总钱数等于第3天的总钱数加上2的3的重复规律，即爸爸第n天的总钱数等于第(n-1)天的总钱数加上2的（n-1）次方。3.设计方案在刚才分析的基础上，给学生提供学习资料包，让学生尝试设计算法。算法用流程图（图2）表示如下：①首先，分析需要哪些变量，s2表示第n天爸爸的钱，s1表示第n-1天爸爸的钱,day表示天数,w表示王林一个月后的钱数；②讨论该采用哪种结构，使用for条件循环，循环的条件是day<=30时程序执行；③运用计算思维的递推思想得到，第n天王林给爸爸的钱是第n-1天的钱加上n-1的二次方即s2=s1+(day-1)**2；④根据循环得知，把求得的s2赋值给s1,同时天数增加⑤输出s2,w。该案例在③到⑤步采用了计算思维递推的方法42022年安徽省中小学教育教学论文评选n天的钱数等于n-1天的钱数加上2天数小于等于s1算，直至运算出s30。当学生运行自己编写的程序，看到爸爸一个月后的钱竟是王林的三百多倍时，学生编程成功的喜悦一下子就显露出来了，这也更加激发了学生继续探索考中学习，培养学生的算法设计能力。4.优化方案在学生掌握了前面所学的基本技巧和方法之后，对该类问题已经能够灵活运用所学知识进行求解，能够解决类似等问题。引导学生发现解决此类问题的规律：对于此类问题可以利用递推算法，这用相同的运算规律，逐次重复运算，直至运算结束，这种有重复规律的问题用循环可以实现。此时在此基础上继续s1和s2的关系，及赋值语句的内涵，并尝试简化算法，优化程序。算法用流程图（图3）表示如下：s1和s2两个变量用一个变量s来表示。对于同一问题设计出题的能力，锻炼学生的算法评估能力。5.举一反三，知识迁移在刚才学习的基础上，继续给学生呈现相似的问题。糖果奖6右边同学的1/3减在刚才问题的基础上，引导学生继续思考探究。财富交换计52022年安徽省中小学教育教学论文评选划是从前往后推断，而糖果奖励计划采用的是逆向思维，是从后往前推断，用流程图（图4）表示如下：表示学生数，t表示第n个同学手上的数字，m表示每个同学手上的数字之和；②for循环控制变量xs，起始值是5，终止值是1，步长是-1；n个同学的数字是其左边第n-1个同学的数字加1除2，即t=(t+1)*3