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《基于計算思維的小學(xué)程序設(shè)計教學(xué)研究與實踐》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于計算思維的小學(xué)程序設(shè)計教學(xué)研究與實踐 【摘要】計算思維起源于計算科學(xué)，程序設(shè)計是理解計算思維的最佳途徑?；谟嬎闼季S的小學(xué)程序設(shè)計教學(xué)，從學(xué)科思維層面重新建構(gòu)了以Scratch和Logo為基礎(chǔ)，以機器人和FreeBASIC為拓展的小學(xué)程序設(shè)計課程體系，歸納和優(yōu)選了關(guān)注點分離、計算參與、案例教學(xué)、模式建構(gòu)等系列化的程序設(shè)計教學(xué)策略與方法，希望學(xué)生能夠像計算機科學(xué)家一樣去思考和解決問題，提高發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力?！ 娟P(guān)鍵詞】計算思維；程序設(shè)計；教學(xué)研究；教學(xué)實踐 【中圖分類號】G434【文獻標識碼】B
2、 【論文編號】1671-7384（2016）12-0039-04 研究緣起 長期以來，我國的中小學(xué)程序設(shè)計教學(xué)更多定位于程序設(shè)計語言的學(xué)習(xí)，學(xué)生無法形成計算科學(xué)特有的理解問題和分析問題的思維方式，存在問題如下?！ ?.乏味的形式化教材體系，泯滅了學(xué)習(xí)的興趣 計算機誕生于西方，因此程序設(shè)計語言都明顯帶有西方文化的演繹思維特征，如使用巴科斯范式或語法圖等形式化的方式描述語法規(guī)則，并影響到了教材的編寫。這種抽象的向?qū)W生灌輸程序設(shè)計語言語法知識的教材編寫方式，脫離了具體的生活情境，忽視了學(xué)生自身的學(xué)習(xí)特點，容易
3、使他們喪失學(xué)習(xí)的興趣。[1]11 2.單一的演繹式教學(xué)策略，消磨了學(xué)習(xí)的能力 受教材的影響，無論是BASIC，還是Logo，中小學(xué)程序設(shè)計教學(xué)都是采用講授式的教學(xué)方式，教師“灌”，學(xué)生“聽”，學(xué)生只能處于被動接受的狀態(tài)，幾乎沒有動手實踐的機會，課堂上大多數(shù)時間都掌控在教師的手中。這種演繹式教學(xué)策略，讓學(xué)生能夠在較短的時間內(nèi)掌握所學(xué)的知識，卻不能使學(xué)生掌握獲取知識的方法，以及進一步學(xué)習(xí)的能力?！ ?.文本的專業(yè)化編程環(huán)境，阻礙了學(xué)習(xí)的進程 程序設(shè)計離不開編程環(huán)境的支持，然而，各種專業(yè)的編程環(huán)境，包括面向兒
4、童的編程語言Logo，都是基于文本和符號的編程方式，學(xué)生必須自己輸入指令，各種各樣的語法錯誤往往導(dǎo)致學(xué)生寸步難行，大大延長了程序設(shè)計學(xué)習(xí)的時間，影響了程序設(shè)計能力的提高?！ ∷枷氲脑慈 〗陙?，從學(xué)科思維層面構(gòu)建課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容逐漸成為人們的共識[2]。這里所說的思維，是指科學(xué)思維，主要分為邏輯思維、實證思維和計算思維三類[3]。計算思維起源于計算科學(xué)，2006年，卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)周以真教授在計算機科學(xué)協(xié)會（ACM）年會報告中，首次明確提出計算思維的概念：“計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系
5、統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動?！彼J為：“計算思維就是通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個看起來困難的問題重新闡釋成一個我們知道怎樣解決的問題?！盵4]11 計算思維不是今天才有的，只是計算機出現(xiàn)后，計算思維才逐漸被認識和強化。當(dāng)前，計算思維已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的計算機環(huán)境，適用于信息技術(shù)滲透的每一個角落，但是程序設(shè)計仍然是理解計算思維的最佳途徑。在設(shè)計問題求解方法時，會用到遞推法、迭代法、遞歸法等；用計算機語言描述求解過程時，會涉及順序、分支和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)；考慮如何響
6、應(yīng)和處理各種意外情況時，就要用到冗余、容錯、糾錯的方法；在維護和修正程序的過程中，要用到測試和調(diào)試的技術(shù)。這些技術(shù)都是計算思維中的核心概念[5]。 實踐的歷程 1.建設(shè)程序設(shè)計教學(xué)課程資源 現(xiàn)有的程序設(shè)計書籍都是基于演繹思維編寫的，更多適用于成人學(xué)習(xí)。從2008年起，我們著手編寫適合青少年需要的《程序設(shè)計應(yīng)用》校本教材，努力使其成為小學(xué)生愛看、好讀、易懂的程序設(shè)計書籍。主要從以下幾個方面進行了嘗試?！ ∫皇菑慕虒W(xué)出發(fā)選擇工具，突破復(fù)雜編程環(huán)境的壁壘。從計算思維的角度看，程序設(shè)計語言是描述問題的工具，在設(shè)
7、計程序之前，首先要選好工具。通過多年的探索與實踐，我們認為BASIC語言仍然是適合小學(xué)生學(xué)習(xí)的程序設(shè)計語言。FreeBASIC（簡稱FB）既保持了BASIC語言簡單易學(xué)的傳統(tǒng)，也提供了程序設(shè)計開發(fā)工具所應(yīng)具備的輸入、編輯和調(diào)試功能，菜單簡潔、清晰，可以較好地突破復(fù)雜編程環(huán)境造成的學(xué)習(xí)壁壘。11 二是將演繹與歸納相結(jié)合，促進知識的主動建構(gòu)。人類的思維方式一般有兩種：歸納與演繹。歸納是指從各種特殊事例中抽象概括出一般規(guī)律；而演繹則是從一般原理出發(fā)，通過推導(dǎo)得出個別結(jié)論。演繹法是西方文化的內(nèi)涵，而歸納法反映了東方
8、文化的內(nèi)涵。受西方演繹思維框架的影響，目前的程序設(shè)計教材都是直接從語句的基本格式出發(fā)，展開到各個局部細節(jié)知識。這對一直接受東方文化熏陶的中國學(xué)生來說，理解上有一定的困難。為此，我們從兩個方面采取措施，融合兩種文化差異所帶來的問題：一是用自然語言的體系結(jié)構(gòu)類比程序設(shè)計語言的體系結(jié)構(gòu)，首先讓學(xué)生從整體上把握程序設(shè)計語言的結(jié)構(gòu)，并由此過渡到具體內(nèi)容的學(xué)習(xí)[6]；二是對于基本語句，先通過一個學(xué)生學(xué)習(xí)和生活中
