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1、本文为本文为 WordWord版本，下载可任意编辑版本，下载可任意编辑博士提出计算思维包括算法思维、评估、分解、抽象、概括五个方面的要素。以此为参考，笔者设计了一节以计算思维为导向的教学案例计算思维作为核心素养之一，最能表达信息技术的学科价值，因此得到计算机模拟抛硬币试验。越来越多的教育讨论者的关注。本节课的教学流程大致分为以下几个阶段。计算思维的实质是一个问题解决的过程，这个过程包含两方面的特1定义问题：引出问题，多次抛一枚硬币，其正面朝上和反面性：“结构分解、实体抽象、模型建设、自动化实施”等技术应用特征；朝上涌现的次數是否一样，思索如何设计试验验证猜想。“明确问题、设计方案、实施反馈、修
2、订完善”等一般性解决问题方法。同学活动一：大家一起抛硬币。写出各小组“抛硬币”搜集到的在教学设计中可以从同学感爱好的基于真实情境的问题出发，由同学从数据。基于自然语言的问题情境抽象出计算机能够解决的问题模型，将问题模计算思维：抽象将问题的本质抽取出来，摒弃繁复的环节问型转化为计算机能够识别的计算模型，最末通过计算机程序自动化执行题。在问题定义环节同学将要验证的抛硬币试验概率问题转化为数学来帮助我们解决问题。基于此思路，笔者在中学信息技术校本课程统计问题。Scratch 趣味编程中进行了初步探究，以期为信息技术教学带来新2建立计算模型：依据抛硬币试验设计，分析Scratch 模拟抛的思索方向和参
3、考价值。硬币试验所需要的角色和变量，将数学统计问题进一步转化成计算机基于计算思维导向的教学设计案例能够执行和运算的问题。2022 年，南安普敦高校的 Cynthia Selby 博士和 John Woollard第 1 页 共 4 页ScratchScratch 趣味编程教学设计趣味编程教学设计本文为本文为 WordWord版本，下载可任意编辑版本，下载可任意编辑同学活动二：参照界面设计分析表类比抛硬币试验设计，思索程序的界面设计。计算思维：类比由熟识的抛硬币试验类比分析，总结出程序要实现的功能模型。抽象采纳计算机可以处理的方式界定问题，将“正面对上”“反面对上”两个结果的记录抽象成程序中的变
4、量，将实际中的硬币抽象成程序中的角色。3算法设计：将计算模型进一步用程序语言表达出来。同学活动三：类比现实生活中抛硬币试验，画出计算机模拟抛硬币试验的程序流程图。计算思维：抽象将硬币正反两个随机结果抽象成由计算机随机生成两个数的过程，将每次抛硬币的试验结果及数据记录抽象成程序中的选择结构，将重复多次试验抽象成程序中的循环结构。图 1 现实生活中抛硬币试验过程图 2 抛硬币试验程序流程图4算法实现。同学活动四：依据程序流程图，将任务适当分解为子任务。计算思维：分解分解是对整体任务进行合理的功能模块划分，将总任务分解成可以单独解决、独立开发的子任务，减削一次要处理的任务负荷，使繁复的问题得以较简单
5、地解决。在算法实现的过程中采纳分解思维，将总任务分解为三个子任务：a.生成随机数；b.依据随机数的结果，让硬币切换造型，并记录正面朝上和反面朝上的次数；c.实现多次重复试验。算法思维算法是指解决问题的步骤，它是一系列清楚且明确的指令的组合。对于某种特定的问题，假如有规范的输入，计算机就能遵循这组指令或规章，在有限的时间内可以获得所要求的输出。依据流程图，同学将程序语言转化为计算机指令，合理选用顺次结构、分支结构、循环结构实现算法。评估确保当前的解决方案是最优的。通常一个算法不能完满地满意各种条件，要综合各项指标进行判断和取舍，从中选取最优方案。在设计第 2 页 共 4 页本文为本文为 Word
6、Word版本，下载可任意编辑版本，下载可任意编辑算法的过程中反思问题解决方案，不断改善和优化程序。5算法自动化实施：将重复执行的次数改为 100、500、1000、1500，记录正面和反面各自涌现的次数。同学活动五：运行程序，搜集数据，填写表格。表 2 计算机模拟抛硬币试验数据计算思维：自动化自动化是充分利用计算机可自动重复的强大的运算技能来求解问题，以弥补人在处理大数据时的计算缺陷。同学通过算法实现程序，并由程序的自动执行来搜集数据。图 3 同学程序6迁移推广。同学活动六：分析数据，计算正面对上涌现的频率正面对上的次数/试验重复次数，并得出试验结论。计算思维：概括是基于原先已经解决的问题，将
7、其概括作为通用解决方案，以便于推广到更广泛的问题情境中。同学用计算机程序模拟搜集数据过程并概括出试验结论：在做大量重复试验时，随着试验次数的增加，一个事项涌现的频率，总在一个固定数的四周摆曳，显示肯定的稳定性，这个固定数就是概率。本教学活动设计紧紧围绕计算思维的操作性定义和五个基本组成要素开展，“从一枚硬币说起”，引导同学思索如何利用计算机来模拟大量重复试验，通过六个教学活动，经受了不同程度的问题抽象，将同学的思维过程可视化。1.建构真实的问题情境是抽象思维的第一步计算思维的实质是抽象和自动化，现实生活中我们面对的往往是错综繁复的非良构问题，要求我们能将此类问题抽象出计算机能够处理的问题，所以
8、在教学中我们要基于真实的问题，引导同学清楚地定义和表达问题。2.与数学学科整合，加深对数学概念的理解抛硬币试验是一个典型的随机事项，数学中的概率是建立在大量第 3 页 共 4 页本文为本文为 WordWord版本，下载可任意编辑版本，下载可任意编辑重复试验的基础上的。现实生活中由于无法直观展示大量重复试验的结果，同学在理解概率这个数学概念时，只能借助抽象的理论推理，造成理解上的困难。计算机的机械运算技能使得计算机在处理这类大量重复的事情上有着极大的优势，因此采纳编程模拟随机事项，可以使同学很直观地明白概率的含义，这也是学科整合的魅力。学科之间相互借力，制造性地解决问题。3.计算模拟，科学探究的
9、第三大范式随着互联网的普及，信息技术手段的不断提高，使得科学讨论除了传统的试验讨论和理论讨论外，多了一个新的讨论范式：计算模拟。利用计算机能够方便采集与处理信息的技能，帮助我们学会在信息时代进行科学探究，提高信息处理技能。4.思维可视化，提升计算思维技能计算机解决问题的过程和人类解决问题的过程最大的区分在于，人类有大量的包含个人阅历在内的隐性知识，而计算机解决问题的过程要求清楚的问题定义和描述。通过对问题的层层抽象，将同学的隐性知识显性化，思维过程可视化，不断对计算思维技能进行强化和训练，思维技能才能得到提升。以计算思维为导向的教学促使中学校信息技术教学价值发生了转变，计算思维教育的目标不仅仅是让同学打下学科特有的知识基础，更重要的是培育其学科特有的思维模式，培育同学面对将来进展的技能。计算思维作为信息技术学科的核心素养之一，如何在教学中有效地进行培育还需要广阔教育者们进一步地思索和讨论。第 4 页 共 4 页