逆向思維，培養(yǎng)計(jì)算思維的另一個(gè)視角

李素卿

摘要：本文從小學(xué)編程教育如何培養(yǎng)計(jì)算思維這一問題出發(fā)，探討了逆向思維的重要性，讓學(xué)生意識(shí)到思維瓶頸的存在，并提出小學(xué)編程逆向思維能力培養(yǎng)的具體策略。作者認(rèn)為必須加強(qiáng)編程逆向思維能力的培養(yǎng)，擺脫思維定勢(shì)的束縛，以此來幫助學(xué)生綜合提升編程核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：逆向思維;計(jì)算思維;小學(xué)編程

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2022）05-0000-02

逆向思維也叫求異思維，是一種思考普遍事物或觀點(diǎn)相反的方式，敢于反其道而行之，讓對(duì)立面方向的思維不斷延伸，從不同角度深入地進(jìn)行分析探索，構(gòu)建學(xué)習(xí)新思想，塑造新形象。

邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力是小學(xué)編程必須著重培養(yǎng)的基本能力。因此，筆者從闡述逆向思維的特征出發(fā)，提出了培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力的策略。

● 更新認(rèn)知，正視逆向思維

1.特征

逆向思維的基本特征是：①普遍性。由于事物方向性的客觀規(guī)律伴隨正、反方向思維，兩者對(duì)立統(tǒng)一。人們面對(duì)事情時(shí)習(xí)慣采用固有思維路徑去思考，即正向思維，對(duì)應(yīng)的另一種角度——逆向思維也是普遍適用的。②新穎性。面對(duì)問題，人們習(xí)慣于從積極的方向思考問題和尋求解決方案，而如果脫離慣性思維，巧妙運(yùn)用逆向思維，往往會(huì)取得令人耳目一新的功效。

2.優(yōu)勢(shì)

在編程學(xué)習(xí)中，對(duì)于某些問題，逆向思維法往往能使問題簡(jiǎn)單化，有時(shí)甚至能得到創(chuàng)造性解決方法。擁有逆向思維能力的學(xué)生，其思維更具流暢性和敏捷性，在編程中就體現(xiàn)為創(chuàng)新力和滲透性。

● 注重策略，培養(yǎng)逆向思維

1.能力儲(chǔ)備，提升逆向思維

筆者認(rèn)為，要培養(yǎng)逆向思維，必須幫助學(xué)生構(gòu)建一個(gè)完整的“知識(shí)管理體系”。首先，在小學(xué)編程中，學(xué)生要明確順序、循環(huán)、事件、并行、條件、運(yùn)算符和數(shù)據(jù)等常用計(jì)算概念。教師在學(xué)生由淺至深地迭代構(gòu)建編程知識(shí)的同時(shí)要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生多角度思考問題，靈活運(yùn)用知識(shí)，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為思維能力。其次，學(xué)生在編程學(xué)習(xí)中，容易局限在自己?jiǎn)我?、封閉的思維中，因此教師除了平時(shí)多注重多樣化的訓(xùn)練外，還要善于引導(dǎo)學(xué)生“復(fù)盤”具有沉淀價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行領(lǐng)悟。最后，懂得在眾多數(shù)據(jù)信息中，甄別有效信息。

2.技巧訓(xùn)練，啟迪多元思維

（1）廣度謀全局

逆向思維是邏輯思維能力之一，在編程設(shè)計(jì)類項(xiàng)目中，逆向思維可以幫助設(shè)計(jì)者突破常規(guī)思維的局限，重構(gòu)人們的習(xí)慣認(rèn)知，設(shè)計(jì)出一份獨(dú)特而有創(chuàng)意的方案。

例如，在設(shè)計(jì)“小貓走迷宮”游戲時(shí)，關(guān)于小貓行動(dòng)的控制，學(xué)生容易受之前項(xiàng)目的干擾，大部分會(huì)使用“移到鼠標(biāo)指針”積木，筆者在肯定學(xué)生的方法后，及時(shí)分享用鍵盤進(jìn)行交互的方法，開拓學(xué)生的思維，并讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合自己的方案選擇更適合的方式。在進(jìn)行游戲難度思考時(shí)，學(xué)生很容易想到采用設(shè)置時(shí)間、靜態(tài)障礙、將迷宮復(fù)雜化等方法，筆者引導(dǎo)學(xué)生采用逆向思維法進(jìn)行思考，如可以設(shè)置動(dòng)態(tài)的障礙，學(xué)生馬上根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)出不同形象、不同運(yùn)動(dòng)形式的障礙，還有的學(xué)生設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)的迷宮……

在編程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，教師不妨多引導(dǎo)學(xué)生利用逆向思維，從游戲的場(chǎng)景、關(guān)卡、玩法和規(guī)則等角度進(jìn)行逆向思考。

（2）深度瞄目標(biāo)

在編程中一味順著問題描述的方向進(jìn)行求解，有時(shí)會(huì)將問題復(fù)雜化，甚至不得解，而如果從結(jié)論往回推，則會(huì)使思路突然變得清晰。因此，在編程課堂中要引導(dǎo)學(xué)生深入思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、追溯問題的本質(zhì)、解決問題的能力。

例如，在信息學(xué)競(jìng)賽復(fù)賽題中，二進(jìn)制手表（如圖1）中的矩形代表時(shí)間，圓代表分鐘，編寫程序表示二進(jìn)制手表顯示規(guī)律：執(zhí)行程序 WATCH 21 30，表示晚上9點(diǎn)30分。二進(jìn)制手表顯示如圖2所示。

以第一個(gè)參數(shù)21為例，正向思維思考路徑：①判斷參數(shù)是否大于等于12，如果是將參數(shù)值減去12，表示PM狀態(tài)，否則表示AM狀態(tài);②依次判斷參數(shù)是否大于等于8、4、2、1，如果是，將參數(shù)值減去對(duì)應(yīng)數(shù)值，并點(diǎn)亮LED燈。正向思維的方式也可以達(dá)到目標(biāo)要求，但相對(duì)比較煩瑣。這時(shí)運(yùn)用逆向思維，抓住小時(shí)或分鐘表示規(guī)律的問題本質(zhì)為數(shù)值轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，LED燈上對(duì)應(yīng)的數(shù)值是相應(yīng)二進(jìn)制位上的權(quán)值，但不需要全部轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制再進(jìn)行判斷LED狀態(tài)，直接用除二取余法由小往大逆向判斷，簡(jiǎn)單高效。

再如，在設(shè)計(jì)數(shù)字24點(diǎn)游戲時(shí)，運(yùn)算優(yōu)先級(jí)簡(jiǎn)化就變成了兩個(gè)數(shù)的四則運(yùn)算，程序需要記錄加、減、乘、除四個(gè)按鈕的狀態(tài)，一般會(huì)想到用四個(gè)變量，0表示初始化，1表示被激活，但這樣變量多，程序思路容易混亂。逆向思維路徑：每次運(yùn)算，這四個(gè)按鈕有且只有一個(gè)會(huì)被激活，這樣只要設(shè)置一個(gè)全局變量，通過給變量賦予不同的值分別表示加、減、乘、除按鈕被激活，程序變量少，容易理解。

在小學(xué)編程學(xué)習(xí)中運(yùn)用逆向思維有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的思考路徑，促進(jìn)計(jì)算思維的領(lǐng)悟。因此，教師在常規(guī)訓(xùn)練中，要注意逆向思維的訓(xùn)練，正確引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、總結(jié)、思考，在計(jì)算實(shí)踐中潛移默化地提高學(xué)生的邏輯思維能力。

總之，培養(yǎng)逆向思維能力是過程，計(jì)算思維發(fā)展才是最終目標(biāo)。在小學(xué)編程中，教師應(yīng)靈活運(yùn)用教學(xué)方法，幫助學(xué)生主動(dòng)思考并明確計(jì)算概念，奠定發(fā)展逆向思維能力的基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生辯證合理地運(yùn)用逆向思維解決問題，讓其學(xué)會(huì)在實(shí)踐中思考，在思考中學(xué)習(xí)，逐漸培養(yǎng)逆向思維能力、創(chuàng)新思維能力，最終全面提升計(jì)算思維能力。

參考文獻(xiàn)：

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本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度立項(xiàng)課題“基于思維導(dǎo)圖優(yōu)化小學(xué)編程教學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)的策略研究”（立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)：FJJKZX21-265）部分研究成果。