以思维可视化方式培养学生计算思维的应用研究

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:youjia88
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自21世纪初,计算思维的概念正式提出后,教育界就掀起了探究计算思维的热潮。计算思维是使用现代化的技术对问题进行抽象模拟,探索最佳解决方案的过程。2017年,教育部门对高中信息技术课程标准进行修改,新版本中明确的阐释了计算思维的概念。在信息技术课程内容方面,编程教育成为计算思维的主要载体。本研究以Python基础知识为出发点,旨在培养学生的计算思维能力,尝试解决新课标的落实问题。本研究通过文献梳理,在相关的理论基础上,将计算思维的特征与思维可视化方式结合,设计出以思维可视化方式培养计算思维的教学模式,以Python作为教学内容,选择合适的思维可视化方式进行教学。最终根据教学效果,探究思维可视化方式对学生计算思维能力的影响,且对所使用的思维可视化方式进行总结梳理。笔者选取南京市W中学高中一年级的学生为教学对象,开展教学,从计算思维的特征出发,将Python知识中的分支结构、循环结构作为教学重点,教学实践共六个课时。教学后,与学生交流访谈得知,学生认为教学中采用的思维可视化方式,例如流程图、多媒体动画等,能够有效地帮助学生理解算法、解决问题。量表数据说明,学生问题的描述能力以及解决方案的表达能力有了明显的提升。但是学生并行处理问题的能力没有显著提高。分析后,认为可能存在两方面的原因,一方面由于教学任务的设计方面存在不足。其次Python知识对于编程初学者可能存在一定的困难,学生认为利用Python知识同时处理多个问题有一定难度。以学生在课堂上的表现以及作品完成情况为依据,总结教学中使用到的思维可视化方式,分析其特点以及适用情境。最终将思维可视化方式分为工具类和内容类,工具类包括流程图、循环图、表格,多媒体动画等,内容类则是指turtle库。对于初学者,解决较为简单的问题时使用流程图能够较清晰地帮助其分析问题,梳理思路。对于较为复杂的题目则可以使用表格将问题进行分解。循环图、多媒体动画可以将程序的执行流程更加直观的呈现出来,侧重于帮助学生理解算法。Turtle作为Python中的一部分,由于其本身在执行过程中能够展现程序的执行流程,因此其本身就是一种思维可视化方式。总体来看,本研究的教学在一定基础上激发了学生学习Python的兴趣,所采用的思维可视化方式能够有效地帮助学生分析问题、解决问题,对计算思维能力的培养起了积极作用。本文所做的研究为培养中学生计算思维能力起到了积极作用,期望能够为一线教师提供借鉴作用。
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