潘燎原
上海市崇明区上海新纪元双语学校 202150
摘要：培养中学生的算法思维，不仅能发展他们的思维能力，引导逻辑思维在自觉性方面有更深的发展，而且能够培养学生运用计算机科学的基本概念去求解问题，提高他们提出问题、分析问题和解决问题的能力。在scratch教学中，我们期望培养学生解决问题的能力，希望他们能够像计算机专家一样通过完成一系列步骤来解决具体问题。
关键字：问题解决 计算思维 Scratch
一、概念界定
1.算法
广义地讲，算法是为完成一项任务应当遵循的一步一步的规则的、精确的、无歧义的描述，其步数是有限的。狭义地讲，算法是对解决一个问题所采取的方法和步骤的描述。
2.算法思维
关于“算法思维”，祝智庭教授认为，身处信息社会的学生还必须掌握两种思维方法——批判性思维和算法思维。算法思维通常被认为是解决问题的过程性思维方法，被看作人与机器共通的思维形式。
在本教学关键问题研究中，我们将算法思维理解为在程序设计中培养的解决问题的思维方式，算法思维培养的载体是程序设计，但它又能指导非编程问题的解决。
3.问题解决
有效的问题解决，是学生在问题情景开始前，了解自己具备的知识技能，清楚在解决问题的过程中会遇到的种种需清除的障碍，然后能寻找可以用来解决问题的程序和步骤。在解决问题的过程中，要把掌握的简单规则进行重新组合，以适用于当前的问题。
二、教学关键问题解决
现阶段对算法思维的研究仍然处于理论研究和实践的初步探索阶段，程序设计教学是计算思维培养的关键性载体内容之一。教学中，教师应该根据中学生的年龄特点，认知水平、用生动有趣的教学内容，按照由简到繁、由浅人深的教学过程处理，由具体到抽象的思维过程，循序渐进地帮助学生建立解决实际问题的算法思维，从而有效地指导并实现具体问题的解决。
（一）用流程图描述算法，让学生理解问题解决的一般过程
流程图是人们经常用来描述算法的工具，它用规定样式的图形、指向线和文字组合起来表示算法。流程图的优点是直观、清晰、易懂，便于检查、修改和交流。例如，烤面包、包饺子的过程就可以通过流程图让学生一目了然。以Scratch设计“大鱼吃小鱼”的游戏为例，教师先让学生使用自然语言描述游戏场景：“在小鱼随机运动过程中，如果碰到大鱼就发出广播并隐藏，如果不碰到大鱼就继续随机运动。”接着，引导学生思考关键词“如果”背后隐藏的判断思想，并用流程图的形式表示出来。描绘流程图的过程其实就是学生算法思维显性化表示的过程，学生通过流程图清晰了问题解决的过程，也理解了条件指令背后的算法思想。
（二）在程序设计中培养算法思维，让学生参与到具体的问题解决过程中
教师可以使用Scratch等可视化的编程语言来引领学生进行程序设计。Scratch的特点是操作简单，其中构成程序的命令和参数都是通过积木形状的模块来实现的，学生只要用鼠标拖动模块到程序编辑区进行拼接就可以完成编程。
1.利用生活情境体验编程，感受算法思维在问题解决中的作用
在程序设计过程中，教师可以引导学生关注现实生活，创设真实的任务情境，将思维能力的训练融于具体的生活情境中。例如，在中学Scratch课堂中，教师先有意识地引导学生用自然语言来描述自己的创意和想法，然后让学生利用Scratch将自己头脑里好的创意想法在计算机上表达出来，训练学生的算法思维能力。以《城堡历险记》Scratch编程为例，教师可以将学生巧妙地定位为小导演，给学生一些有神秘感的图片背景和角色素材，编写出顺序结构合理的脚本来模拟校园生活的一个情境。
2.通过学习程序设计的三种结构，培养学生用算法思维解决问题的能力
顺序、选择和循环是程序设计的三种基本结构，任何复杂的程序都可以由这三部分组成。这三种结构可以单独使用，也可以相互结合，组成较为复杂的程序结构。顺序、选择和循环三种结构本身就是算法思想的体现，因此，学生参与程序结构的学习体验，其实就是培养算法思维的过程。而学生利用三种结构进行编程，也就是应用算法解决实际问题的过程，有利于问题解决能力的提升。
3. 通过模拟解决数学问题，理解学生用算法思维在实际问题应用
可以利用scratch画笔功能，绘制各种几何图形，如正多边形、环形、函数曲线等；还可以利用变量、函数来解决奥数问题，如鸡兔同笼、韩信点兵、百钱白鸡等问题，让学生理解到计算机解决问题的方法。
（三）在创作应用中培养算法思维，提高解决实际问题的能力
在 Scratch程序设计教学中,学生创作应用的内容很多,可以是创编故事,让学生结合实际或者发挥想象,设计故事情节,进行多媒体故事创编,充分感受作品的趣味性,如制作“多彩的校园生活”“城堡探秘”等;可以是制作游戏,让学生在分析游戏、设计游戏、制作游戏的过程中,体验程序设计的思想,初步形成游戏开发意识,如制作“大鱼吃小鱼”“酷跑小游戏”等;还可以是应用生活,让学生结合个人或他人需求,进行问题分析、算法设计、程序设计,在完整的问题解决过程中,培养学生的算法思维,通过编写程序实现问题解决,如制作“制作电子投票器”“趣味抽奖”等。
总结：
学生算法的培养不是一蹴而就的，用算法思维解决问题也不是一朝一夕能够完成的。教师需要基于算法思维能力的培养方向来开展教学活动，并在实践教学中不断探索出更科学高效的教学模式，尝试从更加新颖的教学角度来完成教学目标，不断提升学生的算法思维能力与素养。为学生学习高级程序语言奠定基础，形成解决问题的思维方法，更好地适应未来的社会。
参考文献：
[1]谢忠新?曹杨璐?中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育，2015，(11)。????????
[2]陈茂贤?何国星?基于计算思维培养的小学Scratch编程教学[J].教育信息技术，2017，(10)。
[3]段勇.基于计算思维培养的Scratch创意编程学习模式初探 [J].教育现代化，2018（30）。