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1、计算思维发展视域下的规则性知识教学探究以程序中的判断为例【摘要】为了更好发展信息科技学科核心素养之一计算思维，在信息科技的教学中通常分为理论课与实践课，实践课上的规则性知识需要学生在掌握概念性知识后，不断进行实践操作，在解决现实问题的过程中理解怎么做，为什么这样做，以此构建出解决问题的思路，促进学生计算思维的形成和发展。【关键词】计算思维发展规则性知识信息科技作为一门知识和技术综合性和融合性较强的学科,应当使用能够有效推动学生自主学习实践能力发展和核心素养培养的教学方法和手段。目前，学生通过自己亲身实践操作是课堂上学习新知的主要形式。而在进行实践操作之前，对于概念性知识则由教师为主导来讲解，学
2、生对于概念性知识缺乏兴趣与思考，难以将这些概念性知识与后续实践操作建立关联。八年级PythOn的语法简洁并且开源，十分适合初学者学习，但教学难点在于让学生理解并掌握知识后运用PythOn语言编写程序来解决日常生活中的问题，以形成计算思维。根据皮亚杰提出的儿童思维发展理论，初中生目前处于具体运算阶段，学生能够进行具体的逻辑操作，开始理解数学概念和抽象思维，但他们仍然需要具体的材料和情景来帮助他们思考。因此在信息科技的教学实践中，教师不仅需要为学生提供充分实践操作的空间，同时更要思考进行项目化教学过程中每个小任务应该怎么解决，为什么会想到这样的解决方式，由此创设情景来引导学生，并帮助学生提高自主学
3、习的能力。本文以苏教版八年级第四单元算法与程序设计中程序中的判断为例，思考概念性知识的教学方式。一、知识分类当代著名认知心理学家皮亚杰认为：“知识是主体与环境或思维与客体相互交换而导致的知觉建构，知识不是客体的副本，也不是由主体决定的先验意识。”根据皮亚杰的思想可以认为知识是学习者与其环境相互作用而获得的信息。知识分为内源性和外源性知识，或者说是概念性知识和规则性知识。概念性知识是可以用语言直接描述的事物、概念等，而规则性知识则是解决问题的方法或步骤，即算法。概念性知识与规则性知识作为一个内在知识整体，共同对思维的发展起着重要作用。以本课程序中的判断为例，那么选择（分支）结构是概念性知识，而i
4、f-ese语句的使用规则是规则性知识。二、学科思维发展计算思维是信息科技学科核心素养之一，发展学生学科思维是顺应课标培养学生核心素养的重要内容。发展学生计算思维的主要目的在于让学生能够适应未来人工智能广为流行的时代。计算机科学与数学学科密不可分，同时八年级的学生经过小学不断学习，数学思维已有一定发展，在规则性知识教学的过程中，可以通过创设与数学问题相关的情景，让学生类比体验数学思维与计算思维在解决问题过程中的异同点，从而加深学生对计算思维的理解，为其日后在数字化生活中主动发现问题、分析问题、解决问题奠定基础。三、计算思维发展视域下的规则性知识教学实践教师在信息科技课前设计教学时，应不断思考将发
5、展学生计算思维的目标与规则性知识相结合，为学生创建贴合实际生活的情景，引导学生发现问题、分析问题并解决问题。在程序中的判断一课中，为了让学生能够理解编写选择（分支）结构时所使用的if-else语句的使用规则，创设的情境是编写一个程序能够自动生成一个随机数，用户从键盘上输入所猜数字后，程序自动判断随机数与用户输入数的大小关系，并输出结果。通过对该问题的分析可以了解到该程序的核心问题在于对随机数与用户输入数大小的对比。最后通过学生的不断实践与总结归纳，掌握规则性知识。1.创设情景，激发兴趣，明确目标八年级的学生已经能够开始理解数学概念与抽象思维，但需要一些具体的情境来帮助思考。创建贴合生活实际的情
6、境不仅可以便于学生明确学习目标，还能够激发学生学习兴趣，让学生以更加积极主动的心态来学习规则性知识，以此发展学生计算思维。本节课中以“猜数游戏”作为导入，请学生两人为一组，1号同学心中预想好一个整数，并告知2号同学数字范围。2号同学说出自己猜想的数字后由1号同学只能回答一个字，如对或错；大或小等。怎样才能让2号同学猜到正确数字？生：可以根据2号同学回答的数字告诉他猜大了还是猜小了，以便缩小数字范围。师：如果使用程序来替代1号同学缩小数字范围的作用，该使用算法的什么结构来实现？尝试使用流程图画一画。生：选择（分支）结构。并绘制出单次判断的流程图：利用猜数这类生活中玩过的小游戏，让学生体会自己是如
7、何进行判断并给出提示的，联想到算法三种结构之一的选择（分支）结构，并通过绘制一次判断结果流程图的方式理清本节课要编写程序的逻辑关系，了解判断语句的使用规则，为后续使用if-else语句编写程序奠定基础。2.实践探究，掌握规则学生的计算思维是在尝试探索解决问题方式时不断发展的，因而在明确目标后，不断实践探究是助力学生掌握规则性知识的必经之路。本节课明确需要使用选择结构后，通过已经熟知的流程图作为中介，建立与PythOn语言if-else语句的联结，并强调语句的缩进，让学生能正确书写出if-else语句格式。本节课提供代码半成品，需要学生在循环结构内合适位置书写if条件语句。在正确书写if-els
8、e语句的基础上,根据本节课对生成的随机数a及用户输入的猜测数answer进行的判断，逐步将if-else语句空余处补充完整。在成功使用if-else语句实现判断偏大偏小后，引导学生多次运行程序并将所PythC）n语句格式if表达式：4三语句块1else:写代码与最初绘制的流程图相比较，提出问题：当随机数a与猜测数answer正好想等时，程序有何结果？由此引入if语句更进一步的使用：if-elif-else。在此活动中，学生借助已经运用较为熟练的流程图来理解if-else语句及if-elif-else语句的使用规则。从自然语言描述到流程图到机器语言，建立联结以帮助学生掌握规则性知识。学生在不断地
9、实践探索中体验if条件语句规则性知识的实际应用，理解了用if语句进行判断该怎么做。在掌握基础的前提下，更进一步分析问题可发现，随机数a与猜测数answer大小关系存在三种情况，在该情境下if-else语句已无法满足需求，因此在给出if-elif-else语句格式后，大部分学选择结构生能够根据if-else语句的使用方式将原有代码修改为if-elif-else语句,并将条件补充完整。在教学中，教师将选择结构与if条件语句的使用规则相结合，在给学生提供充分实践操作的基础上，这两个问题的解决让学生对于形成较为完整连贯的操作方法或步骤，以此达到深化对规则性知识学习的目标。3.总结归纳，熟练运用经过同样
10、的方式学习循环结构、列表后，学生完成“猜数游戏”程序时，很多学生自行修改了教师提供的代码框架，使得程序运行后更有特点，也提升了程序交互的趣味性。3 Printr你好，我是机器人小智)4 name三input你叫什么名字呢？,)5 Printd很瑞兴认枳仔,name)6 Print我给你准备了一个礼物,你准餐好了吗？)7 input(准备好了就请动动你那尊贵的手指按下回车键)8 gift-1三倍舞火鸡而*r,来自山东的一米八大葱，风釉精奶茶，萋因遗传物质，一串乱码，神秘炫AH第二及生9 X=random.randint(0,5)16Print(你的比杓是:,giftx)11 Print礼物拿到了
11、,快陪我玩个猜数游戏吧！12 a三random.randint(1,10)13 Printe这有个整数，塞圉在1到Ie之同，你知道它是舞一个数吗？”)14 bingo三False15 whilebingoFalse:16 answerint(input(输入你猜的整数：)17 ifanswera:18 Print(你竟然猬对了？我的意思是十分恭喜你，)19 bingo三True20 ifanswera:21 Printc不会有人因为没有把握就猜大的吧？你说是吧”)22 ifanswera:23 Printe不敢猜大所以你就猜这么小的数吗，能不能有点把握？)24 Printe和你玩真是令我感到十
12、分开心.”)25 input(你可以走了,再也不见，”)信息科技学科的知识与技能可以广泛应用于生活中很多情景，帮助解决实际问题。学生在学习PythOn的过程中明白为何这样做，解决问题的思路是如何想到的，将解决问题的方法与步骤一一列举出来，用自己所擅长的自然语言、流程图逐步转变为机器能够识别的PythOn语句，进而编写出能提高效率、解决实际问题的程序，熟练掌握规则性知识，实现计算思维的发展。三、总结与展望授人以鱼不如授人以渔，在信息科技课堂中的规则性知识教学中，倘若仍以教师讲授为主要授课形式，课堂上学生作业将会完成度较高。但正如同一个问题有很多不同种算法，解决问题的方式方法并不唯一，教师应更加关
13、注规则性知识教学过程中学生思维的发展，以让学生明确怎么做、为什么这么做为主要目标，重视问题解决时打开思路，如此在PythOn程序设计的教学中，学生不仅能够写出程序，还能根据实际情况对所写程序进行一些个性化设计，发散思维。参考文献：1祝智庭,李锋.面向学科思维的信息技术课程设计以高中信息技术课程为例电电化教育研究,2015,36(1)6DOIeNK上SUN:DHJYQ2015-01-016.2杨宁,包正委.促进学生思维发展视角下的信息技术与课堂教学同新课程研究:上旬,2008(11)3DolCNKISUN:XKCY.0.2008-11-088.3顾雪刚.学科思维发展视域下的信息技术学习情境创设J中国信息技术教育,2022(10):2.
