基于计算思维的教学模式探索 文档
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第1篇随着科技的飞速发展,计算思维已经成为现代社会不可或缺的一种思维方式。
计算思维强调逻辑推理、抽象思维和算法设计等能力,对于培养学生的创新精神和实践能力具有重要意义。
在我国教育改革的大背景下,如何将计算思维融入教学实践,成为教师们关注的焦点。
本文将从计算思维的定义、重要性以及具体教学实践三个方面展开论述。
一、计算思维的定义及重要性1. 计算思维的定义计算思维是一种将问题抽象为计算模型,运用计算方法解决问题的思维方式。
它强调逻辑推理、抽象思维和算法设计等能力,旨在培养学生的创新精神和实践能力。
2. 计算思维的重要性(1)适应时代发展需求。
随着科技的不断进步,计算思维已成为现代社会不可或缺的一种思维方式。
具备计算思维的人才能够在未来社会中立足。
(2)提高教学质量。
将计算思维融入教学实践,有助于提高学生的学习兴趣和积极性,培养学生的创新能力和实践能力。
(3)促进学生全面发展。
计算思维强调逻辑推理、抽象思维和算法设计等能力,有助于学生形成全面发展的素质。
二、基于计算思维的教学实践1. 教学目标(1)使学生掌握计算思维的基本概念和方法。
(2)培养学生的逻辑推理、抽象思维和算法设计等能力。
(3)提高学生的创新精神和实践能力。
2. 教学内容(1)计算思维的基本概念介绍计算思维的定义、特点、应用领域等,帮助学生建立对计算思维的整体认识。
(2)逻辑推理、抽象思维和算法设计通过具体案例,讲解逻辑推理、抽象思维和算法设计在解决问题中的应用,引导学生学会运用这些方法。
(3)计算思维的实际应用结合实际案例,展示计算思维在各个领域的应用,激发学生的学习兴趣。
3. 教学方法(1)案例教学通过具体案例,引导学生运用计算思维解决问题,培养学生的实际操作能力。
(2)分组讨论将学生分成小组,进行讨论和交流,培养学生的团队协作能力和沟通能力。
(3)项目式学习以项目为导向,让学生在实践中学习计算思维,提高学生的实践能力。
4. 教学评价(1)过程性评价关注学生在学习过程中的表现,如课堂参与度、小组合作情况等。
基于计算思维的计算机基础课程教学与学习的模式研究与实践基于计算思维的计算机基础课程教学与学习的模式研究与实践1. 引言计算思维作为一种问题解决和创造性思考的方式,在当今社会中发挥着重要作用。
计算机基础课程作为计算机科学与技术专业的基础,旨在培养学生的计算思维能力。
因此,探索基于计算思维的计算机基础课程教学与学习的模式,对于提升学生的计算思维水平具有重要意义。
2. 计算思维的定义与特点计算思维是一种能力,它能够通过抽象、分解、模式识别和算法设计等方式解决问题。
与传统的数理逻辑思维相比,计算思维更强调对信息的处理和利用。
计算思维具有适应性强、扩展性高、创新性突出等特点。
3. 基于计算思维的计算机基础课程教学模式3.1 激发兴趣与动机在教学开始阶段,教师可以通过展示计算机科学与技术的应用案例和前沿技术的发展,激发学生对计算机基础课程的兴趣与动机。
此外,可以组织编程竞赛、作品展示等活动,提高学生参与度,并对优秀学生给予奖励,以激发学生学习的积极性。
3.2 问题驱动的学习教师可以设计一系列开放性问题,引导学生进行探究性学习。
通过这种方式,学生可以在解决问题的过程中逐渐了解计算思维的思考方式和解决问题的方法。
同时,教师可以启发学生思考问题的多个解决方案,并引导他们进行比较和评估,培养学生的创新能力。
3.3 融合理论与实践计算机基础课程教学应该注重理论与实践的融合。
理论上,学生需要掌握计算机基础的原理和概念。
实践上,学生需要通过实际编程和项目实践来深入理解和应用所学知识。
通过理论与实践的结合,学生能够更加全面地认识计算机基础知识,并掌握其应用方法。
4. 基于计算思维的计算机基础课程学习模式4.1 主动学习与合作学习学生在学习计算机基础课程时,应该主动参与学习过程。
学生可以通过阅读教材和相关资料、观看教学视频等方式,自主学习课程内容。
此外,学生还可以组织讨论小组,互相交流和分享心得体会。
通过主动学习和合作学习,学生可以更好地理解和掌握所学内容。
基于计算思维的问题驱动教学模式构建与实践当前信息技术教学中,教师常常偏重对学生操作技能的训练。
在应试教育的影响下,学生只能停留于浅表层面而缺乏创新能力,思维方式僵化,缺乏发现问题、分析问题、解决问题的思维能力,无法应对复杂的局面,不能解决面对的新问题。
笔者试图改革现有的教学模式,构建基于计算思维的问题驱动教学模式,力求以计算思维为导向,在程序设计以及信息加工各模块教学过程中,体现计算思维的特征,让学生掌握计算思维的典型方法,成为具有计算思维的创新型人才。
● 基于计算思维的问题驱动教学模式的构想在《普通高中信息技术课程标准(征求意见稿)》中,对计算思维的概念描述是“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”。
可见,计算思维有助于提高学生的核心竞争力、创新力,也利于培养学生最优化解决问题的能力。
那么,如何有效培养学生的计算思维能力呢?这需要将学生置于真实的问题情境中,亲身经历探究的和逻辑的思考过程,寻求问题解决方案,这样他们才能获得问题解决的能力。
基于计算思维的问题驱动教学模式正是在这种需求下提出的,既符合计算思维构造的特征,又便于教师实施课堂教学。
问题驱动教学模式是以问题为中心的教学方式,由教师活动、学生活动和计算思维方法三部分组成,教师需要挖掘教材文本和教学案例,为学生设计并创建良好的问题情境,提供线索引导启发学生自主思考,组织讨论以及评价总结等工作。
学生在学习过程中需要自主地探索学习,与教师及其他同学合作、互动,采用计算思维的方法建构知识点,寻求适合求解问题的方法,从而更好地解决问题。
计算思维方法应贯穿问题驱动学习过程的始终。
基于计算思维能力培养的混合教学模式研究1. 引言1.1 研究背景随着信息技术的飞速发展,计算思维能力逐渐成为当代社会的重要能力之一。
计算思维不仅是解决问题的一种思维方式,更是培养学生逻辑思维、创新思维和解决问题能力的有效途径。
传统教学模式往往难以有效培养学生的计算思维能力,缺乏实际操作和综合应用的环境。
在混合教学模式的大背景下,教育者开始尝试将计算思维与混合教学相结合,以期通过多元化的教学手段,更好地激发学生的学习兴趣和促进计算思维能力的培养。
基于此背景,本研究旨在探讨基于计算思维能力培养的混合教学模式,分析其设计、实施效果及教学实践案例,以期为教育教学提供新思路和参考。
通过对混合教学模式在计算思维能力培养方面的应用研究,可以更好地推动我国教育教学的转型与改革,促进学生综合素质的提升和发展。
1.2 研究目的研究的目的是探讨基于计算思维能力培养的混合教学模式对学生学习成绩和思维能力的影响,进一步提高教学效果和学生学习质量。
通过研究教学实践案例和实施效果评估,深入分析混合教学模式在计算思维能力培养中的具体作用机制,并总结其优势和不足之处。
研究还旨在探讨如何有效应用混合教学模式,促进学生在计算思维能力上的进步,为教育教学改革提供实际参考和支持。
通过深入研究混合教学模式和计算思维能力的关系,为提升学生综合素质和竞争力提供理论支持和实践指导。
本研究也旨在为未来教育教学改革和创新提供借鉴和参考,推动教学模式的不断优化和升级,推动学生思维能力的全面提升。
1.3 研究意义通过研究混合教学模式在计算思维能力培养中的应用,可以为教育教学实践提供新的思路和方法。
这将有助于提高学生的综合能力和创新能力,促进教育教学质量的提升。
混合教学模式的研究对于教育改革和教学模式创新具有重要意义。
通过对混合教学模式的研究,可以探讨如何更好地整合传统教学和现代技术手段,提高教学效果和学生学习质量。
通过研究基于计算思维能力培养的混合教学模式,可以为其他学科的教学模式创新提供借鉴和参考。
总第235期2013年3月(上)The Science Education Article Collects Total.235March2013(A)摘要目前,如何在计算机基础课程教学中培养学生的计算思维能力,是计算机基础教学的主要目标。
本文首先论述了现有教学模式的单一性、传统性,为了进一步深化计算机基础教学改革,分析了旨在培养学生计算思维能力的三种教学方法。
关键词计算思维计算机基础教学模式Research on Teaching Pattern of Basic Computer Based on Computational Thinking//Cao Ran,Zhao Jie,Su Zhongbin Abstract At present,how to develop students'computational thinking ability during the teaching process of basic computer courses is the main goal of computer fundamental education.This paper first discusses the oneness and tradition of existing teach-ing mode.In order to further deepening the reform of basic com-puter teaching,three teaching methods which aim at training stu-dents'computational thinking ability are analyzed.Key words computational thinking;basic computer;teaching pattern2010年6月23日,教育部在天津召开“卓越工程师教育培养计划”启动会,联合有关部门和行业协(学)会,共同实施“卓越工程师教育培养计划”。
基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式研究1. 引言1.1 研究背景计算机科学与技术在当今社会的发展中起着重要作用,而大学计算机基础课程作为学生接触计算机领域的第一门课程,对于学生培养计算思维和解决问题的能力起着至关重要的作用。
传统的教学模式往往无法很好地满足学生的需求,不能有效引导学生在学习过程中形成良好的计算思维。
随着计算思维的提出,越来越多的教育工作者开始关注如何将计算思维理念融入到教学中。
基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式研究显得尤为重要。
通过研究这一领域,我们可以探讨如何利用计算思维的方法和工具来优化教学模式,提高学生的学习效果和能力。
在这样的背景下,本研究旨在探讨基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式,通过分析现有教学模式的问题和不足,设计出更加符合学生学习需求的教学模式,并评估其实施效果。
希望通过这项研究能够为高职教学提供新的思路和方法,促进学生计算思维能力的培养,推动教育教学的创新和发展。
1.2 研究目的本研究的目的是探讨基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式,旨在提高学生对计算机基础知识的理解和应用能力,促进学生计算思维的培养。
通过研究该教学模式的设计和实施效果评估,旨在总结出相应的优势和可行性,为高职院校的计算机基础课程教学提供新的思路和方法。
本研究也旨在对基于计算思维的教学模式进行案例分析,探讨其在实际教学中的具体应用和效果,进一步验证该教学模式的有效性。
通过本研究,我们希望能够为高职教学提供更深入的思考和启示,促进高职教育质量的提升,为培养计算机专业人才做出积极的贡献。
1.3 研究意义本研究的意义主要体现在以下几个方面:基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式研究能够促进教学改革,提高教学质量,提升教学效果,符合高职教育教学改革的发展方向。
通过对计算思维在教学中的应用以及基于计算思维的教学模式设计的研究,可以探索更加科学、有效的教学方法,从而提高学生的学习兴趣和学习动力,培养学生的创新能力和解决问题的能力。
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基于“计算思维”能力培养的教学改革探索与实践计算思维是一种面向问题解决的思考方式,注重通过问题抽象、模式识别、算法设计和实现等步骤,培养学生的逻辑思维、创新思维和解决问题的能力。
基于计算思维能力的培养,可以引导学生在现实生活和学术领域中遇到的问题的分析和解决方法,并培养学生创新的潜力,开发出新的工具和方法。
教学探索与实践,意味着教育者需要在教学设计、教学内容、教学方法等方面进行创新和改进,以便更好地培养学生的计算思维能力。
以下是一些可能的教学的探索与实践:1.教学设计:在教学设计方面,教师可以将计算思维能力作为一个重要的培养目标,将计算思维的相关概念和方法纳入教学内容。
例如,在数学课堂上,教师可以通过引导学生使用抽象和模式识别的能力来解决数学问题。
在科学课堂上,可以教授学生如何使用科学方法进行实验设计和数据分析。
在语言课堂上,可以通过教授学生编写程序来实现自然语言处理。
2.教学内容:教学内容可以包括计算思维的基本概念和原则,如算法、逻辑、循环和条件语句等。
教师可以设计一些有趣的案例来引导学生运用计算思维解决实际问题,培养学生的问题解决能力。
例如,在物理课堂上,可以通过设计小车运动的问题,引导学生设计控制小车运动的程序;在历史课堂上,可以通过设计虚拟游戏,让学生通过编程来模拟历史事件的发生和演变过程。
3.教学方法:教学方法可以包括小组合作学习、项目制学习和翻转课堂等多种形式。
小组合作学习可以促进学生的思维交流和思维合作,通过讨论和合作解决问题,培养学生的创新思维。
项目制学习可以提供学生独立解决问题的机会,培养学生的独立思考和解决问题的能力。
翻转课堂则可以通过提前学习课程内容,让学生在课堂上更多地进行实践和思考。
通过基于计算思维能力的教学探索与实践,可以有效促进学生的创新思维和解决问题的能力的培养。
这种教学方法可以使学生更加主动地参与学习,更好地应用所学知识解决实际问题,提高学生的学习兴趣和学习效果。
基于计算思维能力培养的混合教学模式研究计算思维能力是指通过计算机科学的原则和方法,培养解决问题和思考的能力。
在现代社会中,计算思维能力已经成为一种重要的素养,对个人的学术,工作和生活都产生了深远的影响。
培养学生的计算思维能力成为教育的重要目标之一。
混合教学是一种结合传统教学和网络教学的教学模式。
通过混合教学,教师可以更好地满足学生的个性化需求,促使学生主动参与学习,进一步提高计算思维能力。
在混合教学模式中,教师可以利用计算机技术和互联网资源为学生提供更广泛的学习资源。
教师可以在网络课堂中为学生提供计算思维能力培养的相关课程和学习材料。
学生可以根据自己的需求和进度进行学习,自主选择学习的内容和方式。
在混合教学模式中,可以采用项目为导向的学习方式,鼓励学生通过解决实际问题来提高计算思维能力。
教师可以组织学生参与计算机编程、数据分析和解决实际问题的活动。
通过这些实践活动,学生可以学习到计算思维的核心概念和方法,培养解决问题和思考的能力。
混合教学模式还可以利用教育科技的创新手段,如虚拟实验室和仿真软件等,为学生提供更丰富的学习体验。
通过实验和模拟, 可以帮助学生理解计算思维在实际问题中的应用。
学生也可以通过自身的实践来加深对计算思维的理解和运用。
混合教学模式还可以通过个性化辅助教学来促进学生的计算思维能力培养。
教师可以通过计算机技术和人工智能算法等手段,根据学生的学习情况和水平,提供个性化的学习指导和反馈。
通过这种方式,学生可以更好地理解和掌握计算思维的知识和方法。
基于计算思维能力培养的混合教学模式可以为学生提供更广泛的学习资源和实践机会,促进学生的主动参与和思考能力的培养。
这种教学模式不仅能够满足学生的个性化需求,还可以提高学生解决问题和思考的能力,培养学生的计算思维能力。
在教育中推广和应用这种混合教学模式是十分必要和重要的。
基于计算思维培养的数学教学模式研究引言数学一直以来都是人们认为非常抽象和难以理解的学科之一。
但是,随着计算思维的兴起,教育界开始考虑如何将计算思维与数学教学相结合,从而使学生更容易理解和应用数学概念。
本文将探讨基于计算思维培养的数学教学模式,并分析其对学生数学学习的影响。
什么是计算思维?计算思维是一种解决问题和推理的方式,通过将问题分解为更小的子问题,使用逻辑和算法进行分析和解决。
计算思维强调的是思考过程,而不仅仅关注问题的解决结果。
它不仅能够帮助学生在数学领域更好地理解问题,还可以培养学生的逻辑思维能力和创新能力。
计算思维与数学教学的关系传统的数学教学注重学生记忆和运用公式和算法解决问题。
然而,这种教学方法往往缺乏灵活性和实际应用的能力。
计算思维的引入可以帮助学生更好地理解数学概念,将它们与实际问题联系起来,并培养学生的创新能力。
使用计算思维的数学教学模式提倡问题驱动的学习传统的数学教学往往是按照一定的顺序依次教授各个概念和算法。
然而,这种顺序教学往往缺乏足够的动力和互动性。
使用计算思维的数学教学模式应该是问题驱动的,通过提出一个实际问题,引导学生分析和解决这个问题,在解决问题的过程中掌握相应的数学概念和方法。
引入开放式问题开放式问题是一种没有固定答案的问题,需要学生通过自己的思考和探索来解决。
这种问题能够培养学生的创新能力和批判性思维。
在数学教学中,可以引入一些开放式问题,让学生通过计算思维的方式进行思考和解答,培养学生的观察、推理和分析能力。
数学与计算思维的结合数学教学与计算思维的结合可以更好地帮助学生理解数学概念,并将其应用于实际问题。
例如,在教授一元一次方程时,可以引入编程思维的概念,通过编程的方式解决方程,并让学生体会到数学在现实生活中的应用场景。
个性化学习与自主学习基于计算思维培养的数学教学模式注重个性化学习和培养学生的自主学习能力。
每个学生的学习方式和节奏都不同,教师应该根据学生的兴趣和能力制定个性化的学习计划,并鼓励学生进行自主学习和探究。
基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式研究1. 引言1.1 研究背景在当今数字化时代,计算机技术已经成为各行各业不可或缺的工具。
随着信息技术的迅速发展,对计算机基础知识和编程能力的需求也越来越大。
传统的计算机基础教学模式往往存在着教学内容单一、理论脱离实际、学生动手能力不足等问题,难以满足现代高等教育的需求。
针对高职教育领域对计算机基础课程的需求,基于计算思维的教学模式逐渐受到重视。
计算思维是一种通过抽象化问题和设计算法的方式解决问题的思维方式,是计算机科学领域的基石。
将计算思维融入到《大学计算机基础》课程的教学当中,能够帮助学生从根本上理解计算机科学的本质,培养其解决问题的能力和创新思维。
本研究旨在探讨基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式,通过分析现有高职教学模式的局限性,设计并实施基于计算思维的教学模式,并通过案例分析和效果评估,探讨其在高职教育中的可行性和应用前景。
通过本研究,希望能够为高职院校的计算机基础教学提供新的思路和方法,推动教育教学改革,培养适应信息化社会需求的高素质人才。
1.2 研究目的研究目的旨在探讨基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式,以提升学生的计算思维能力和实际应用能力。
具体目的包括:一是分析现有高职教学模式的特点和存在的问题,为新模式的设计提供参考依据;二是构建基于计算思维的教学模式,结合课程内容和学生需求,提高教学效果和学习质量;三是通过实施案例分析和效果评估,探讨教学模式的实际应用效果,并为今后的教学改进提供经验和启示。
通过深入研究《大学计算机基础》高职教学模式,本研究旨在为教育教学改革提供借鉴,推动计算思维教育在高职院校中的落地和推广,为培养优秀的计算机人才做出积极贡献。
1.3 研究意义本研究对于高职教育具有重要意义。
通过对基于计算思维的《大学计算机基础》高职教学模式的研究,可以促进高职教学模式的创新与优化,提升教学质量和效果。
基于计算思维的教学模式设计可以有效培养学生的计算思维能力和问题解决能力,提升学生的创新能力和竞争力。
基于计算思维的小学数学教学模式探究摘要:数学计算教学是小学数学课程的重要组成部分,是培养学生计算思维的重要途径。
在课程改革的大背景下,传统数学课程对学生计算思维的培养日益引起教育者的质疑。
然而,考虑到小学生的长期特点,加强计算思维的培养已成为他们学习小学数学的根本条件。
因此,本文从培养学生计算思维入手,探析正确的小学数学教学模式。
关键词:计算思维;小学数学;教学模式有效培养小学生计算思维是小学数学教学课堂上一项非常重要的任务,而这项任务的完成也是数学教师在实践课堂上面临的一个非常困难的问题。
由于教学的抽象性和主要内容的单调性,小学生在数学课程中很难集中精力遵循老师的教学节奏。
因此,这在很大程度上影响学生在数学课堂上的学习效果。
在此背景下,小学数学教师必须采取有效措施解决这一教学问题,探索有效的数学教学模式,以此提高学生的计算思维。
一、计算思维的概念“计算思维”是在人类头脑中产生和建立的,但它并非源自计算机。
在看到问题并探索处理方法后,计算思维可能会出现,并在解决问题的实践中用于建立一种新形式的问题模型;“计算思维”是人类进化所必需的思想。
因此,计算思维需要综合其他学科,目前计算思维已经在实际应用中得到广泛普及。
计算思维主要由数学与工程学科相结合,体现出与传统思维不同的特征,是一种突破传统束缚的新型思维方式。
通过计算思维,建立了一种崭新的问题解决模型(如图1)。
图1 计算思维二、小学数学教学存在问题(一)教师教学过于传统目前,我国大多数小学数学教师在培养学生计算思维方面过于保守。
他们只注重表面,在“听、说、写”三个方面下功夫。
他们认为,只有多听、多说、多写,学生才能学好数学。
他们忽视了对学生计算思维的训练和培养,表现出僵化、虚无主义的传统教学模式。
(二)忽视口算练习,估算意识薄弱口算作为数学计算的基础,是学生必备的数学计算能力。
然而,目前教师在课堂、课后都很少让学生进行口算练习,对学生口算能力的培养重视度不高,致使大部分学生口算能力薄弱,甚至都不会利用口算进行两位数加减法。
基于计算思维的教学模式探索美国心理学和教育学家Robert J.Sternberg指出:思维教学的核心理念是培养聪明的学习者,教员不仅要教会学员如何解决问题,也要教会他们发现值得解决的问题。
教员要为学员提供足够的思维空间,设法激励和引导学员自主学习,发现问题所在继而解决问题[1]。
思维教学要以所教授的学员为核心,以培养思维能力为目的,使学员既在思维活动中学习知识,也能够学习思维的方法,达到“鱼”“渔”同授的目的,培养学员良好的思维能力。
1 计算思维计算思维最早是在2006年,由曾任美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任的周以真(Jeannette M.Wing)教授提出的,他指出:“计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适的技能,每一个人,而不仅仅是计算机科学家,都应热心于它的学习和应用。
计算思维是每个人的基本技能,不仅仅是计算机科学家。
我们应当使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术,还要学会计算思维。
[2]”中国科学院计算所李国杰院士也指出:“计算思维是运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统和理解人类行为,它选择合适的方式陈述一个问题、对一个问题的相关方面建模,并用最有效的办法实现问题求解。
[3]”因此,对计算思维的认识我们可以这样来理解:计算思维是运用计算机科学的基础概念来进行问题的求解,它是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式,就像读书、写字一样,成为人们基础的、不可缺少的思维方式。
我们要准备会议,把开会所需的东西放进公文包,这就是“预置和缓存”;当你弄丢了自己的手机,沿着走过的路线去寻找,这就叫“回推”;在食堂排队去买饭时,站在哪一队更快呢?这就是“多服务器系统”的性能模型。
这些都是计算思维在我们生活中的运用。
学会计算思维,是在信息社会中创新的需要。
要培养出创新型人才,教育在思想和方法上就必须摆脱传统教学的偏见,让学员运用高效的思维去思考。
2 基于计算思维的教学模式探索计算思维是当前教育系统十分关注的一个问题,该文研究的基于计算思维的教学模式,就是综合利用计算思维的教学策略,构建以教员为主导,以学员为主体、以能力培养为目标的思维教学模式。
基于计算思维的教学模式探索
美国心理学和教育学家Robert J.Sternberg指出:思维教学的核心理念是培养聪明的学习者,教员不仅要教会学员如何解决问题,也要教会他们发现值得解决的问题。
教员要为学员提供足够的思维空间,设法激励和引导学员自主学习,发现问题所在继而解决问题[1]。
思维教学要以所教授的学员为核心,以培养思维能力为目的,使学员既在思维活动中学习知识,也能够学习思维的方法,达到“鱼”“渔”同授的目的,培养学员良好的思维能力。
1 计算思维
计算思维最早是在2006年,由曾任美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任的周以真(Jeannette M.Wing)教授提出的,他指出:“计算思维代表着一种普遍的认识和一类普适的技能,每一个人,而不仅仅是计算机科学家,都应热心于它的学习和应用。
计算思维是每个人的基本技能,不仅仅是计算机科学家。
我们应当使每个孩子在培养解析能力时不仅掌握阅读、写作和算术,还要学会计算思维。
[2]”
中国科学院计算所李国杰院士也指出:“计算思维是运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统和理解人类行为,它选择合适的方式陈述一个问题、对一个问题的相关方面建模,并用最有效的办法实现问题求解。
[3]”
因此,对计算思维的认识我们可以这样来理解:计算思维是运用计算机科学的基础概念来进行问题的求解,它是一种本质的、所有人都必须具备的思维方式,就像读书、写字一样,成为人们基础的、不可缺少的思维方式。
我们要准备会议,把开会所需的东西放进公文包,这就是“预置和缓存”;当你弄丢了自己的手机,沿着走过的路线去寻找,这就叫“回推”;在食堂排队去买饭时,站在哪一队更快呢?这就是“多服务器系统”的性能模型。
这些都是计算思维在我们生活中的运用。
学会计算思维,是在信息社会中创新的需要。
要培养出创新型人才,教育在思想和方法上就必须摆脱传统教学的偏见,让学员运用高效的思维去思考。
2 基于计算思维的教学模式探索
计算思维是当前教育系统十分关注的一个问题,该文研究的基于计算思维的教学模式,就是综合利用计算思维的教学策略,构建以教员为主导,以学员为主体、以能力培养为目标的思维教学模式。
通过任务引领和问题探究,让学员在不断的探索研究过程中启发思考、总结规律、掌握科学方法,培养学员的创新能力和科学精神,提高独立思考和解决问题的能力。
教员在教学过程中创设提出问题的实际情境,刺激学员发现问题,提出高质量的问题,然后不断引导和启发学员采用转化、约简、递归、仿真、启发式推理等方式进行问题的思考和研究解。
在此过程中,学员对所学知识进行重构,对新旧[4]决的方法.知识进行意义建构的过程就是计算思维能力培养的过程。
通过这
个过程,计算思维潜移默化地被植入学员脑内,学员的抽象思维及推理能力被有效地建立起来。
当学员掌握这一思维方法以后,教员再启发学员运用所学方法解决其它方面的问题。
其教学基本步骤为:一是设置启发性问题,调动学员的学习积极性,激发学习热情;二是用计算思维的方法提示学员,启发其进行独立的思考;三是将学习资源和学习方法通过网络或其它形式提供给学员,指导学员进行学习;四是指导小组讨论、交流,帮助学员对所学知识的内化和进行知识体系构建;五是对学员的学习情况进行总结讲评,提出拓展性问题,深化知识的理解。
学员在学习过程中要根据教员的教学进程,紧跟教学思路,完成各类教学活动。
一是根据教员创设的情境,进入学习状态,形成学习心理;二是根据教员的启发进行思考,展开相应的学习动作;三是对学习资源进行加工整理和提练;四是进行小组协作、讨论交流、共享学习资源、内化知识形成体系;五是运用所学方法对知识进行迁移和拓展。
3 基于计算思维的教学案例应用
基于计算思维教学模式我们在不断探索过程中,在进行VB语
言程序设计的教学中,我们运用了这种教学模式,起到了良好的效果。
3.1创新情景,激发学习兴趣
第一步,教员设置基于计算思维的启发性问题。
例如,在学习VB语言的“递归算法”时,我们先设置启发性
的问题来吸引学员的注意力:
教员在纸上写一个词“坚持”,在上课之前事先告诉其中的一个学员,要求从第一排的第一个学员开始,每位学员只问他相邻的学员,每位学员最多只能被问一次,而且一个学员不能再问第二人,当任何一个学员知道了答案,要求立即告诉曾经问过他的那个学员,不能告诉其它人,然后知道内容的学员,继续向前告之,以此类推;一直到第一个学员结束。
在这个过程中,第一个学员想知道结果,就必须第二个学员知道,第二个学员想知道结果,就必须第三个学员知道,同理,一直往后进行;当有一个学员知道结果后,就逐级向前告知,一直返回到第一个学员,任务结束。
这个过程就是递归算法的思想的简单表述。
学员在学习过程中兴趣很高,与纯粹的数字问题相比,学习起来要快,更加容易走进递归的思维模式,为进一步学习递归算法埋下伏笔。
3.2 运用计算思维的方法,启发思考
第二步,教员将计算思维的方法融入教学的过程中,启发学员运用计算思维的方式进行思考。
教学过程中,教员要掌握好教学进程,在恰当的时机和关键环节,提示学员用计算思维各种方法来思考问题,提供学习策略上的指导。
在前面引导学员运用递归思维的基础上提出“猴子吃桃问题”,(有一天小猴子摘若干个桃子,它吃了一半,觉得不够,
又多吃了一个。
第二天,又吃了一半,吃完觉得不过瘾,又多吃
了一个,以后小猴子都是吃尚存桃子一半多一个。
到第10天早
上小猴子再去吃桃子的时候,看到只剩下一个桃子。
问小猴子第一天共摘下了多少个桃子?)教员在提出问题后,启发学员是否可以用计算思维的递归方法解决。
给出表格,引导学员运用计算思维的递归方法,逆向思维,从表格的后面往前填写。
通
过填写表格,学员对递归算法中递归展开和回归有了直观的认识,递归展开过程是把问题的计算规模逐步变小的过程。
如第n天的桃子数可以找出规律tao(n) =(tao(n+1)+1)*2。
在回归
过程中,由最简单的解,逐级返回。
即第10天的桃子数为1个,第9天是(1+1)*2=4个,以此类推,前一天桃子数即是后一天的桃子数加上1后的2倍。
通过这种分析,教员引导学员以递归算法的逆向思维求解问题,在分析的过程中体会递归算法。
学员通过运用计算思维的方法思考,逐步掌握递归算法,当遇到类似问题时就会能够使用计算思维的方法去解决问题。
3.3 提供资源、方法,培养自主学习
第三步,教员通过网络提供学习的资源,学习资源不局限于单个问题,是对相关问题的覆盖,以达到开拓学员视野丰富知识面的目的,同时启发学员运用计算思维的方法,对知识进行归纳和提炼。
使学教员通过教学网络提供递归算法学习的相关知识内容,
员对递归算法有进一步的认识,同时提出递归的方法步骤,并指
导学员建立数学模型:
假设第n,(n=3时。
通过这种交流讨论,进一步培养学员分析问题、归纳、梳理知识的能力。
3.5 总结拓展
第五步,教员进行点评、总结,并对知识进行拓展。
教员运用计算思维的方法对课程内容进行高度概括、归纳、总结,从知识的体系结构、学习的方法步骤以及学员的协作交流和计算思维训练情况等方面对学员进行综合评估,并提供知识拓展的学习资源。
学员在教员的提示下对知识点进行归纳和总结,将新知识内化,同时通过对拓展知识的学习加深对知识点的理解。
通过这样的教学,学员能够主动进行思考,加强了对知识的总结和梳理,达到了培养学员自学、知识迁移和自我建构知识体系的能力的目的。
思维学习的目的是为了创造,思维发展水平是学员成才的关键,思维方式对学员的成长具有非常重要的影响。
教学实践表明,基于计算思维的教学模式充分发挥了学员的主观能动性,使他们积极参与教学过程,锻炼了计算思维和创新能力,并对学习过程有一个正确的方向把握,对提高教学质量有很大的帮助,为学员
提供了受益终生的学习方法。
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