威客电竞义教信息科技“算法教学” 算法教学的实施方式与挑战

2023-03-24 01:12:38 winterfell

  当教学目标从以信息技术操作为主向以计算思维培养为主转型时,算法成为义务教育信息科技课程的灵魂。

  王荣良:任何教与学方式的选择,都是为教学目标服务的。我认为,以计算的观点学习算法,并且学会以计算的观点看待世界,是算法学习的一般化方式,也是算法学习的普及性目标。算法发现是算法教学的重要内容。在算法发现四步骤中,每一步骤的落实都要求是可计算的。从“理解问题”阶段开始,学生就应该学会基于计算原理及基础知识对问题进行抽象,并建立可以在计算模型支持的运行环境中执行的操作序列,而不是随心所欲地编写执行流程,也不是机械地照搬算法结构,保证每一步操作都是确切可执行的,并能达成预设目标。思想实验是一种值得提倡的教学方法。所谓思想实验,就是运用人脑思维而不是实物观察的实验过程,从已有且公认的经验事实出发,并经过一系列的推理推导出最终的结论,用来作为对某一理论的支撑和证明。在算法教学中,可以运用思想实验的方法,在大脑中确定算法运行环境即计算模型的基础上,逐步推演算法的每一步操作,得出最终的算法运行结果。思想实验的过程与结果,可以在真实的计算机上运行算法得到验证。因此,通过人的大脑,可以将反映真实问题的现实世界与完成对应算法的计算机世界有机结合,使其成为一体。

  魏雄鹰:根据我国义务教育阶段的教学实际,算法教学可以采用必修与选修相结合、集中学习与融合分散学习相结合的方式。首先,“身边的算法”作为信息科技课程标准中独立存在的内容模块,学生可以在第三学段的信息科技课中系统学习该模块所安排的算法基础知识,理解算法对生活的指导意义,学会用算法解决生活中的问题。其次,在一、二年级,可以在信息科技与其他学科融合学习过程中,进行计算思维的启蒙教育,学生从识别任务实施步骤、能将大问题分解成小问题开始,逐渐培养用算法解决问题所特有的思维方式。最后,除了信息科技课程,还可以利用拓展性课程、选修课、社团活动等形式开展算法学习,尤其是在创客教育、机器人教育、信息学竞赛等活动中,算法是这些活动开展的基础,一些学有余力、对算法与编程特别感兴趣的学生,就可以在这类课程中进行深入学习。

  梁祥:第一,通过观察法培养学生描述算法的能力。算法应该源自学生熟悉的应用情境,从身边可以直接观察到有序的、能够完成具体任务的流程。第二,通过对比法培养学生分析算法的能力。分析算法的能力需要教师为学生搭建起学习的支架,可以从最简单的算法走向一般性描述的抽象台阶。第三,通过编程体验法培养学生应用算法的能力。要正确引导学生的学习兴趣,重点关注学生的学习体验和获得感,这样才能真正实现循序渐进和螺旋式发展。第四,在课程设计上不应过分追求知识体系的系统性。算法关注学生个人经验与认知发展,在课程设计上,不应过分追求知识体系的系统性,而应根据真实性与体验性的项目学习需要,让算法中所涉及的核心思想、形式化或半形式化表示、算法推导的数学及背景知识在学生的知识范围内,或略微超过学生的知识范围进行介绍。在教学时应避免直接提出一般化、形式化的算法描述。

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  鲍通:小学阶段可以借助图形化编程工具来模拟信息系统的算法,多设立一些具有输入输出、带有人机交互性的案例。图形化编程对于小学生而言比较通俗易懂,但如果仅仅围绕一些小游戏、小动画的制作,并不能体现编程的真正意义,因为图形化程序本身不涉及计算机代码,它更像多媒体制作工具拖拖拽拽,因此小学阶段可以将重点放在对学生“思维”的培养上,注重案例本身的“整体性”和“层次性”,以及教学过程的“研究性”和“完整性”,激发学生悟性“开小门,见大山”,使其充分领悟算法的含义,养成良好的学习习惯。

  王荣良:义务教育信息科技课程对算法教学进行了整体设计,其学习目标的制订、学习内容的布局与原有的信息技术课程不可同日而语。在新课程的实施过程中,教师们既要学习、接受新课程所要求的新理念、新内容、新方法,也要克服原课程教学中养成的与新课程教学目标不一致的教学行为惯性。

  算法教学面临的困难会有很多。其中,学生年龄低、认知能力相对弱、缺乏计算机学科相关知识储备等,都是开展抽象的算法学习所面临的困难。如何让学生学好算法,掌握算法最核心的思想方法,需要不断地探索。因此,教师需要从教学细节中了解学生,发现问题,改进教学方法。

  教师需要认识到算法的普遍性以及算法教学对促进计算机科学的理解、培养计算思维的重要性。算法教学,不应该局限于知道某几个典型算法,也不应该满足于在某一个编程平台验证算法,而应将算法思想渗透到信息科技课程的教学中,算法是作为课程的逻辑线索贯穿于全学段课程学习内容的。因此,广大教师需要在信息科技课程实践中,根据不同年龄学生的认知基础与知识储备以及算法学习的内在规律,组织梳理算法相关教学内容,在三、四年级能够为五年级的算法学习提供扎实基础,在六、七、八年级能够丰富算法相关知识,提升算法应用能力,支持其他模块的有效学习,从而确定各年级的算法学习目标,形成立体的算法教学内容体系。

  魏雄鹰:算法教学内容有很强的专业性,对教师专业水平要求较高,因此,加强有关算法方面的专业技术学习,是教师们首先要面对的现实问题,这个问题的解决可以从两方面来考虑:一是建立信息科技教师专业化成长培养体系,明确信息科技教师的专业要求和职业成长路径;二是信息科技教师自身要加强学习,不断提升自己的专业水平。其次,算法教学不同于多数信息科技教师所熟知的作品教学方式。在信息技术学科时代,操作性是信息技术课堂最大的特点,但是在算法教学时,如果还是延续这种教学方式,会发现要完成教学任务非常困难。算法教学与作品教学有很大的不同,如何根据算法教学特点,解决思维培养中的难点,提升学生思维水平,是需要全体信息科技教师共同研究的课题。

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  梁祥:第一,学科教师专业化程度有待提高。具体表现为具有计算机学科专业背景的教师比例不高,不少教师所学专业为教育技术专业,甚至有一部分教师是来自其他学科的兼职教师。第二,算法教学缺乏科学的评价体系。在教育教学过程中,课程、教学和评价是一个有机整体,三者缺一不可。第三,算法教学中存在学段之间衔接困难的情况。随着课程的进一步落地与实施,特别是在小学和初中同步落地教学的过程中,需要充分考虑不同学段之间的关联。第四,学生计算思维能力的培养与训练缺乏方法。在算法教学过程中,目前因没有教材,一线教师在学生计算思维能力的培养与训练上缺乏方法,常出现发力不足或发力过猛的情况。

  鲍通:以小学阶段现状为例,遇到最大的挑战就是时间问题。三年级开始了解计算机结构及操作系统,四年级学习WPS文字及WPS演示,五年级开始接触图形化编程,六年级学习机器人物联网。不难看出,实施算法教学最快也要放在五年级下学期,按照每周1课时来计算,时间确实紧迫。要想实施算法教学,前期对基础知识的铺垫是必不可少的,而且需要进行系统性的、连贯性的学习。我有两点建议:一是四年级开始学习图形化编程;二是2课时合并为1节课(1节课90分钟),每两周上一节课,这样有助于学生对程序的深入研究。

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