從算法、思維到問題解決實踐

武健 康小微

摘要：本文從《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的再學(xué)習(xí)、再思考出發(fā)，針對信息科技在基礎(chǔ)教育中的作用與價值，提出了課程性質(zhì)再認(rèn)識的“三個統(tǒng)一”，針對課程目標(biāo)、內(nèi)容、教學(xué)過程提出“三個不局限”，并以信息科技面對生活中的問題解決為核心，抓住語言促進(jìn)思維這個關(guān)鍵，在已有實踐的基礎(chǔ)上對三步轉(zhuǎn)譯編程教學(xué)法進(jìn)行了思考。

關(guān)鍵詞：信息科技；問題解決；算法；教學(xué)法

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）15-0009-03

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）將信息技術(shù)課程改為信息科技課程，這不僅僅是名稱的變化，課程理念、價值、性質(zhì)、地位、內(nèi)容等方面也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變。信息科技從綜合實踐中獨立出來成為一門課程，走到科學(xué)+技術(shù)的大領(lǐng)域，課程不僅要有內(nèi)容變化，還要對課程的本源性問題再認(rèn)識、再學(xué)習(xí)。

課程的性質(zhì)：從技術(shù)到科技

信息科技課程獨立出來，成為科學(xué)教育的組成部分。課程的發(fā)展既需要體現(xiàn)信息科技獨特的學(xué)科特點，也要關(guān)注到基礎(chǔ)教育中科學(xué)教育的總體任務(wù)與要求。人們常說，科學(xué)側(cè)重于認(rèn)識世界，技術(shù)側(cè)重改造世界。無論是信息科學(xué)的認(rèn)識世界，還是信息技術(shù)的改造世界，都必須面對工作、生活中的問題。課程的研究者需要在關(guān)注課程的基礎(chǔ)性、實踐性和綜合性的同時，強(qiáng)調(diào)若干性質(zhì)間的統(tǒng)一。

1.時代性和基礎(chǔ)性的統(tǒng)一

提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能是信息科技課程主要任務(wù)之一。為達(dá)到這個目標(biāo)，課程不僅要面對當(dāng)前信息社會，幫助兒童更好地面對數(shù)字化生活，還要面對未來，通過當(dāng)代科技的發(fā)展去理解未來數(shù)字社會。

2.實踐性與綜合性的統(tǒng)一

信息科技課程的核心是問題解決。價值首先在于能真實地解決生活、學(xué)習(xí)、工作中的問題。實踐性是不可或缺的。參考科學(xué)教育中的STS（科學(xué)Science、技術(shù)Technology、社會Society）研究，科技的價值與作用必然與社會需求密切相關(guān)。信息科技中的問題解決不是單一學(xué)科問題，需要學(xué)習(xí)者的綜合能力。

3.工具性與思維性的統(tǒng)一

信息科技是針對信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實現(xiàn)，核心研究對象是信息?？茖W(xué)與技術(shù)體現(xiàn)在信息工具的運(yùn)用中，有著促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的基礎(chǔ)任務(wù)，這是學(xué)科育人價值的體現(xiàn)。而信息科技課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程在直接與間接提升思維水平，因此，工具性與思維性是課程的共同特點。

課程的方向：從計算機(jī)到信息科技

信息科技課程既需要符合國家課程整體育人方向，站在整體角度思考課程價值，也需要體現(xiàn)學(xué)科本身特點，兼顧本學(xué)科的不可替代性。為達(dá)到跨越式發(fā)展的目標(biāo)，這一輪信息科技課程發(fā)展的任務(wù)，既需要跟上語文、數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科近二十多年課改發(fā)展速度，也需要從原有的計算機(jī)技術(shù)中“跳”出來，真正地走向信息科技。發(fā)展的目標(biāo)對于課程的研究者、一線教師有著更高的要求。信息科技課程需要站在高位，放遠(yuǎn)眼光，從目標(biāo)、內(nèi)容和教學(xué)角度考慮“三個不局限”。

1.教學(xué)目標(biāo)不局限于學(xué)會知識與技術(shù)

信息科技課程要發(fā)揮課程的作用，教學(xué)目標(biāo)就不能局限于學(xué)會計算機(jī)知識、掌握操作計算機(jī)的技術(shù)，還應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生通過信息科技的學(xué)習(xí)認(rèn)識自我，認(rèn)識世界，增長知識，學(xué)會思考。

2.課程內(nèi)容不局限于知識和技能

課程要有利于學(xué)習(xí)全過程，教學(xué)內(nèi)容不能局限于掌握計算機(jī)知識和技能，還應(yīng)當(dāng)包括更廣義的知識、經(jīng)驗、智慧、文化、情感、態(tài)度、價值觀等。

3.教學(xué)過程不局限于記憶與訓(xùn)練

信息科技課程要促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，面對的是學(xué)生成長的全過程。課程的教學(xué)過程不能局限于計算機(jī)知識的記憶和計算機(jī)操作技能的訓(xùn)練，還應(yīng)當(dāng)包括觀察、思考、分析、判斷、闡釋、創(chuàng)造等認(rèn)知活動和情感活動。

算法教學(xué)：從“用”到“以”

縱觀從計算機(jī)到信息科技課程的發(fā)展歷程，不同時期教學(xué)的側(cè)重點分別有計算機(jī)命令（語言）、程序設(shè)計、計算機(jī)算法等，但程序與算法始終是課程的核心與重點。

新課標(biāo)進(jìn)一步擴(kuò)展了算法的范疇，指出算法教學(xué)的基本思路是從“計算機(jī)算法”發(fā)展到“身邊的算法”?！吧磉叀庇袃煞矫娴囊螅阂环矫媸峭ㄟ^算法，編寫計算機(jī)程序去解決一些問題，這是“用”計算機(jī)去解決身邊的問題；另一方面以算法的思路，形成與優(yōu)化問題解決的步驟，這是“以”計算機(jī)編程等的工程思維方式去解決身邊更多的問題，是計算思維的體現(xiàn)。

從“用”到“以”，“身邊的算法”的學(xué)習(xí)以典型的用計算機(jī)解決問題的事例引導(dǎo)學(xué)生面對真實問題的解決，然后遷移至生活中更廣泛的問題解決，體現(xiàn)了更高的學(xué)科價值與作用。

從“用”到“以”，在算法學(xué)習(xí)的過程中重點由算法本身向促進(jìn)學(xué)習(xí)者的思維發(fā)展轉(zhuǎn)變，在以符號為代表的人工語言與自然語言之間的轉(zhuǎn)化中，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的思維發(fā)展。在不同語言的轉(zhuǎn)譯過程中形成思維策略，這是三步轉(zhuǎn)譯教學(xué)的形成背景，也是新課標(biāo)發(fā)布后，對信息科技課程完成基礎(chǔ)教育促進(jìn)學(xué)生語言與思維能力提升的再思考。

從“用”到“以”，將算法思想的運(yùn)用延伸到生活中，需要從問題出發(fā)，最終與生活相結(jié)合。在整個過程中需要特別關(guān)注自然語言的作用，自然語言—人工語言、人工語言—自然語言相互轉(zhuǎn)變對思維水平發(fā)展的作用是下一階段課程發(fā)展的重要方向之一。

算法學(xué)習(xí)：從計算機(jī)到生活

在算法的學(xué)習(xí)過程中，算法概念有兩種不同情況。一種是在計算機(jī)程序基礎(chǔ)上形成的算法，簡稱計算機(jī)算法，往往用偽代碼、流程圖呈現(xiàn)出來。計算機(jī)算法與程序不同，但它們之間有著密切關(guān)系。另一種是生活中在問題解決的步驟基礎(chǔ)上形成的算法，可以簡稱為生活算法，往往用自然語言、步驟說明等描述出來。生活算法與問題解決步驟不同，它們之間也有著密切關(guān)系。計算機(jī)算法更簡練、精確，生活算法面對更廣泛的生活問題。

從學(xué)習(xí)者角度看，算法的學(xué)習(xí)不是簡單的了解、記憶算法概念的過程。這是一個動態(tài)的、逐步完善的過程，往往經(jīng)歷活動，完成不同層級的學(xué)習(xí)任務(wù)，逐步體驗算法、了解算法、掌握算法，達(dá)到“用”的程度。然后熟練運(yùn)用算法，深入理解算法，再達(dá)到“以”算法思想去解決生活問題的目標(biāo)。這是個多階段不斷發(fā)展、螺旋上升的過程（如下頁圖1）。

信息科技的基礎(chǔ)性和綜合性是統(tǒng)一的，從計算機(jī)算法逐步向生活算法遷移，是為了更好地面對生活中的問題解決。在這個過程中，無論是人工語言還是自然語言都發(fā)揮著重要作用。

課程活動：從整合內(nèi)容到發(fā)展素養(yǎng)

“身邊的算法”的教學(xué)目標(biāo)不局限于簡單地知道與記憶計算機(jī)算法的概念，而是面對學(xué)生成長，在學(xué)習(xí)活動中提升能力、發(fā)展素養(yǎng)。

算法的學(xué)習(xí)活動可以分成不同模塊。以掌握計算機(jī)命令為主的學(xué)習(xí)活動，會以掌握計算機(jī)語言展開；以學(xué)會編制程序為首要目標(biāo)的學(xué)習(xí)活動，往往圍繞實現(xiàn)某功能來編制程序進(jìn)行組織；以學(xué)習(xí)計算機(jī)算法為主要目標(biāo)的學(xué)習(xí)活動，會強(qiáng)調(diào)對比分析不同程序，掌握設(shè)計與優(yōu)化的策略；側(cè)重算法思想進(jìn)而擴(kuò)展到生活中問題解決的教學(xué)，會強(qiáng)調(diào)算法的形成與遷移，強(qiáng)化語言與思維的關(guān)系。

而三步轉(zhuǎn)譯編程教學(xué)法的核心在于以語言促進(jìn)思維（如圖2），在算法習(xí)得、算法運(yùn)用層級的學(xué)習(xí)活動中能夠發(fā)揮更大的作用。

在課程設(shè)計中存在著直線式與螺旋式的兩種邏輯形式。直線式是把課程內(nèi)容組織成一條前后聯(lián)系的“直線”，螺旋式是課程內(nèi)容重復(fù)出現(xiàn)，逐漸擴(kuò)大知識面，加深知識難度。兩種形式各有利弊，在同一課程內(nèi)容的體系中，直線式和螺旋式都是必不可少的。

很多一線教師一直試圖“解決教學(xué)問題”，但在實踐中，教學(xué)問題是課程的末端問題，本源性問題仍是課程建設(shè)。教師只有完成課程構(gòu)建任務(wù)，建立起遵循信息科技學(xué)習(xí)規(guī)律的課程體系，并以課程整體的視角研究課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動、結(jié)果與評價等，才會使教學(xué)問題迎刃而解。

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