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第十二期“教师发展论坛”:信息技术教育中核心素养的核心是计算思维

   2017/6/16 9:44:00     发布者:管理员


罗湖教师发展论坛

(第十二期,信息技术专场)

时间地点:6月2日上午,锦田小学

主讲嘉宾:陈前永,罗湖区信息技术教研员

点评嘉宾:吴良辉,深圳市信息技术教研员

参与人员:罗湖区公、民办学校信息技术教师80余人





自主分享


陈前永以《信息技术教育中核心素养的核心——计算思维》为题,对人工智能和计算教学作出了分享,并通过九个案例来探究计算思维的培养。





陈前永

计算机教学在我们国家开展最早是从1980年,今年37年了。 2003年课改当中出现了信息素养论,提出了信息技术课教学要培养学生的信息素养的理论。





陈前永

信息素养论的核心观点提出,做信息社会读写算的能力,而在整个提出观点当中,基本没有提到程序设计。本次课改核心素养提出了四方面,我认为最重要的就是计算思维。因为信息技术大环境的变化,使我们必须要培养核心素养。而核心素养的要害是计算思维,也就是用科学进行问题求解。把它具体化一下,形成计算机化模型。我们经常说解决一个问题要抽象解决问题,用系统的观点解决问题,自动化很好理解,数据建模、算法实现、人机交互比较好理解。




“核心素养”中的计算思维


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陈前永

在程序设计当中经常用到X、Y变量,当这两个变量要交换时:把X的值赋予给Y,把Y的值赋予给X,一般要设第三个变量Z。也就是先把X的值赋予给Z,然后把Y的值赋予给X,最后再把Z的值赋予给Y。这个案例非常好地体现了两个变量交换的含义。


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陈前永

用没有刻度的3毫升杯子和5毫升杯子量出1毫升的水。这个案例解释了要判断和要循环的思维。


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陈前永

到自动售货机买饮料,自动售货机里面的处理器是怎么处理的?如果购物没有成功的话,列出三种可能的理由。先放一个货币,看是不是大于等于5块钱,如果超过了给找零钱,如果没有的话退完货币结束,购物不成功也退完货币结束。这个案例好在将现实生活中经常用到的东西和计算思维联系起来。


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陈前永

一家管气安装公司,恒定温度设到19度,如果低的话打开加热器,第五行指令要写什么?这非常好地体现了工业控制,输入一个温度,判断温度是不是低于19度,如果低于,应该打开加热器;如果大于等于,应该怎么办?应该填关闭加热器。反复对机器判断测试,这是工业设计最常用的方法。


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陈前永

这是类似于logo的编程语言,告诉你这些指令是干什么的,再让你把右边的图画出来。这对培养人的思维非常有用,比如国外很多考试题中,先给学生定义一些运算,制定一些规则,然后让学生用所给的定义、规则编程,使学生快速学习一种新的编程语言。


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陈前永

计算思维里面最开始要用到数学化,就是把一个问题用数学方法描述出来,下一步才可以写程序。以鸡兔同笼问题为例,先列成方程组解决,以此为据写程序是一种方法。这种方法好处就是看起来很简洁。还有另外一种方法,就是列表法,比如百钱买白鸡的问题,把它转换成上面的问题,然后一步步解。要用计算机解决问题,就要用通用方法,不能用特殊技巧,如果用特殊技巧解决,在计算机编程里面是没什么用的。


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(点击图片可查看大图)



陈前永

有一些问题很难用数学公式描述。可以使用算法,算法分为三步:第一先把问题的状态用数学的办法描述出来,可以把操作向量用数学表示出来,然后它俩进行运算,看状态是不是可行,可行的话继续再做下一个,下一个不行再做下一个,直到把完成这项工作的方法找出来。这种办法就是人工智能最原始的办法,也就是宽度搜索。


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(点击图片可查看大图)



陈前永

要提炼出关键三条:第一就是兽多于人会吃人;第二只有一条船,第三人和兽都可以划船,一次只能渡两个人。不把状态列出来,计算机里面也存不下。具体的问题,我们要有一套方法解决。


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陈前永

这个问题计算机怎么解决?第一要数字化,第二就是操作向量,每一套可能走的路,左右上下8个都有操作向量,这32个操作向量对刚才状态里面的每一个作用形成一条数,慢慢下面有很多种魔方,对这一种状态有三种操作,对下面的都有三种操作,从上到下找出来最后就把问题解决了。


计算思维的培养需要新的教学方式






陈前永

培养计算思维,现在的教学方式也要有一点变化。以往提到的是任务驱动,现在倾向项目学习。英国初中教材有一门课叫做计算,提出了五步。第一步创设问题情境,第二步找到解决问题的算法,第三步利用计算机学科的方法分析解决问题,第四找到解决问题的工具,第五问题拓展。国内的项目学习活动对计算思维的培养是选定一个问题,把这个问题数学化。数学化有两种,一种列方程;一种是把问题状态空间、转移向量空间列出来。第三步再解方程。



分组讨论



台上教师思考、讨论



将讨论结果总结



汇报交流



第一组



布心小学 宋海强


- 计算思维是在形象思维和逻辑思维上的提升,是对问题的观察与思考,对问题进行形象思维的观察,对问题的思考是逻辑方面的思考,计算思维是这两个思维的提升。

- 我们应该教思维方式,我觉得教材方面需要提升,或者老师将教材进行更高层次的应用。



第二组



翠园中学东晓分校 张伯杰


- 计算思维的提出开阔了我们的眼界,提升了日常教学的高度。

- 我们要培养学生三个能力:第一抽象出来问题的能力,第二用算法解决问题的能力,第三检测问题和反思的能力。



第三组



螺岭外国语实验学校湖贝校区 曾劲松


- 通过简单方法可以把数学计算思维向学生传播。

- 我们要从生活中来到生活中去,用生活中的问题和方法培养学生的计算思维。



第四组



螺岭外国语实验学校 章伟


- 计算思维是自然科学领域的三大思维之一,计算思维跟我们日常生活是息息相关的,培养计算思维是我们教材、课堂的内在价值,也是信息技术老师本身的价值体现。

- 在教学中把现实问题抽象化、数据化解决,在这个过程中要分析算法,之后再进行项目学习。



第五组



螺岭外国语实验学校 罗贵雄


- 在软件教学中培养学生的计算思维。

- 让学生掌握大量的应用软件,工具软件以及模块化的程序设计学习,通过不同软件的学习和理解,学生才能够真正理解计算思维的概念。



第六组



华丽小学 许玉玲


- 我们了解了陈老师给我们带来的10个算法,通过经典数学和人工智能案例让我们了解了核心素养论里面培养计算思维的重要性,以后教学中我们要转化教学策略,多进行计算思维的训练。

- 在实际课堂中,希望有一些真实的计算机思维的优秀课例给我们,让我们更好学习。培养学生的计算思维,教师首先要转化固有思维,引导学生围绕任务主题进行更加深入的探究活动。



专家点评


计算思维强调信息的获取和查询



吴良辉

提高记忆力是一件事情,但遗忘也在往前推进。我们要强调信息的获取和查询能力,而不单纯是记忆背诵。比如之前我到光明玉林小学,说让我发言,我就在网上搜索找了两篇描述春天很好的词放到了讲稿里面。这说明时代在变化。


用计算机思维解决问题



吴良辉

用图的方法证明传教士问题和九宫格的问题,只要把操作和空间状态分离建立数学模型,再复杂的问题通过例子都可以类推,这就是我们说的为什么要用计算机思维方式和利用计算机优势解决问题。


数字化作品要强调科学性和准确性



吴良辉

数字化的作品除了美观以外,还有很重要因素就是科学和准确,很多作品强调了美观,有没有强调科学性、准确性。比如最简单的,所有的编程要优化,最后是优化的编程还是简单三重、四重循环嵌套,算时间、空间值。计算是比较科学内容,就让你的学生和你一样变地聪明一点,而不单纯是简简单单的获取答案的过程,这可能是对后面教学最有帮助的策略和思路。



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