【摘 要】算法是新課標(biāo)中六條邏輯主線之一，是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維、創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題能力的關(guān)鍵。教師需要在重素養(yǎng)育人的環(huán)境下探究出屬于算法模塊的教學(xué)策略。本文基于新課標(biāo)的理念和目標(biāo)，從意義、內(nèi)容設(shè)計(jì)和實(shí)施策略三個(gè)方面，對(duì)小學(xué)信息科技算法模塊的教學(xué)策略進(jìn)行深入研究。

【關(guān)鍵詞】信息科技；身邊算法；素養(yǎng)育人；算法效率

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）08-058-03

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）的發(fā)布使信息科技學(xué)科實(shí)現(xiàn)了從0到1的歷史性變革、從課程理念轉(zhuǎn)變到教學(xué)形式的創(chuàng)新。小學(xué)信息科技課程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的最主要陣地，而算法是計(jì)算思維核心要素，如何有效地將素養(yǎng)培育、育人導(dǎo)向真正落實(shí)在小學(xué)信息科技課程教學(xué)中呢？經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究和實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)可以從算法無(wú)處不在入手，通過(guò)衣食住行四個(gè)方面的真實(shí)情境項(xiàng)目展開，并結(jié)合算法動(dòng)畫圖解，可以有效幫助教師在小學(xué)信息科技課堂上滲透算法思維，強(qiáng)化算法效率。

身邊算法的意義

新課標(biāo)把算法列為課程六條邏輯主線之一，可見(jiàn)其在課程中的重要性。新課標(biāo)中說(shuō)明，算法是問(wèn)題的步驟分解，它是生活中的算法，而并非完全是計(jì)算機(jī)中的算法。新課標(biāo)中該模塊包括“算法的描述”“算法的執(zhí)行”“算法的效率”三部分內(nèi)容，且層層遞進(jìn)，最終目的是讓學(xué)生能夠進(jìn)行算法效率的對(duì)比分析。算法的效率就是需要教師引導(dǎo)學(xué)生從算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度兩方面著手進(jìn)行效率的對(duì)比分析。筆者將新課標(biāo)中對(duì)生活中算法的內(nèi)容要求進(jìn)行了整理（表1），將關(guān)鍵動(dòng)詞也就是新課標(biāo)中要求做到的程度進(jìn)一步做了分析。

新課標(biāo)對(duì)學(xué)生提出的學(xué)業(yè)要求可以總結(jié)為說(shuō)、踐、用、思四個(gè)方面，且是逐層遞進(jìn)?！罢f(shuō)”即為算法的描述，學(xué)生能夠用自然語(yǔ)言或者流程圖等方式描述算法，把問(wèn)題求解的步驟描述出來(lái)?！佰`”是算法的執(zhí)行，學(xué)生能夠按照步驟方法將問(wèn)題解決，或者對(duì)已有程序進(jìn)行驗(yàn)證。其重在執(zhí)行的過(guò)程，學(xué)生在執(zhí)行過(guò)程中能夠間接了解問(wèn)題的規(guī)模并感受執(zhí)行的次數(shù)?！坝谩奔此惴ǖ男?，也是算法模塊中的終極任務(wù)，學(xué)生要能夠?qū)λ惴〞r(shí)間效率和空間效率進(jìn)行各自維度的對(duì)比。這一過(guò)程是算法思維的重要體現(xiàn)?！八肌笔菍W(xué)生通過(guò)算法模塊學(xué)習(xí)后進(jìn)行的反思，是對(duì)算法的優(yōu)勢(shì)與局限進(jìn)行的思考，包括算法對(duì)人工智能、自主可控等方面的意義[1]。

算法的內(nèi)容設(shè)計(jì)

生活中的算法，教師可以從衣食住行四個(gè)方面展開，以小組為單位讓學(xué)生選取方向進(jìn)行舉例交流體驗(yàn)，將問(wèn)題的求解步驟講述出來(lái)，用算法“說(shuō)”出3e1fdf32f0c852b9c18dd5180cc3c64e來(lái)?！读x務(wù)教育勞動(dòng)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中烹飪與營(yíng)養(yǎng)是其中一個(gè)任務(wù)群，現(xiàn)在學(xué)校也在陸續(xù)從烹飪開始實(shí)施勞動(dòng)課程。如今天要做一份紅燒肉，怎么做呢？紅燒肉的菜譜就是一個(gè)算法，按照菜譜的先后順序，用量多少來(lái)進(jìn)行，這就是一個(gè)算法。每位學(xué)生做出來(lái)的味道肯定不一樣，從一道普通的紅燒肉想辦法做出好吃的紅燒肉，這個(gè)過(guò)程就變成了算法的優(yōu)化。算法的“說(shuō)”還可以通過(guò)流程圖進(jìn)行描述。如教師提問(wèn)學(xué)生：你見(jiàn)過(guò)哪些體溫檢測(cè)工具？教師順勢(shì)引出實(shí)時(shí)測(cè)溫系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。學(xué)生討論分析實(shí)時(shí)測(cè)溫系統(tǒng)的工作流程和計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)后所做的工作。在進(jìn)行分析解決問(wèn)題時(shí)，教師可以要求學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行梳理，將自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)變成流程圖來(lái)描述，然后再進(jìn)行優(yōu)化。在這里就用到了算法的分支結(jié)構(gòu)，先判斷體溫是否小于或等于37.3℃，成立，輸出“體溫正?！?；不成立，輸出“體溫異?！保▓D1）?；蛘呦冗M(jìn)行條件判斷，再根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行不同的處理（圖2）。

算法無(wú)處不在，教師從衣食住行對(duì)學(xué)生潛移默化地滲透，算法就會(huì)成為學(xué)生的另一種“陪伴”。

算法的實(shí)施策略

小學(xué)高年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展處于從具象思維到抽象思維的過(guò)渡時(shí)期，教師在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，需要注重具象內(nèi)容和抽象內(nèi)容的關(guān)系與平衡，全面培養(yǎng)學(xué)生的遷移力、學(xué)習(xí)力和創(chuàng)新力。教學(xué)應(yīng)立足于學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和親身經(jīng)歷[2]。這里選取學(xué)生平時(shí)離不開的作業(yè)本作為算法主角，闡述以算法的效率為主題的教學(xué)實(shí)施。

1.主題作業(yè)本我做主

教師提出問(wèn)題：老師急著要找到某學(xué)生的作業(yè)本，想作為優(yōu)秀作業(yè)展示。如何在桌上這摞作業(yè)本中找到某同學(xué)的作業(yè)本呢？課代表能夠快速找到嗎？學(xué)生平時(shí)會(huì)選擇逐本翻找，而逐本翻找等同于算法中的線性查找，教師可以出示線性查找算法動(dòng)圖幫助理解。

學(xué)生了解線性查找后開始思考有沒(méi)有更好的方法快速找到。學(xué)生會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出問(wèn)題求解方法，如先排序后找，按學(xué)號(hào)或者按姓名字母等。因此，自然引出排序的問(wèn)題。如冒泡排序、選擇排序，都是算法的體現(xiàn)。排序后的查找就會(huì)讓學(xué)生更加明白，以往每次找作業(yè)本的方式就是算法的實(shí)踐，而實(shí)踐的結(jié)果也是算法效率的反饋。排序后的查找可以根據(jù)學(xué)生選擇的方法不同出示相應(yīng)的算法動(dòng)圖來(lái)幫助學(xué)生理解，如二分查找法。教師可以將此環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)階，提醒學(xué)生被找到的作業(yè)本使用完后該如何準(zhǔn)確放回它所在的位置。這一問(wèn)題也是對(duì)上述問(wèn)題的完善和對(duì)學(xué)生做事完整性的一個(gè)有效提示。

2.主題作業(yè)本重新插入

問(wèn)題求解的過(guò)程再一次產(chǎn)生，如查找到的是學(xué)號(hào)為23號(hào)的同學(xué)的作業(yè)，如何將該同學(xué)作業(yè)放回到她學(xué)號(hào)所在的正確位置（總?cè)藬?shù)為50）？大部分學(xué)生會(huì)先通過(guò)數(shù)學(xué)方式計(jì)算找到中間數(shù)25，再按照從小到大或從大到小的順序找到24，最后將23號(hào)作業(yè)放到它的前面或后面。而這一過(guò)程正是對(duì)前面二分法的再次檢驗(yàn)。

素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿教學(xué)的整個(gè)過(guò)程，教師不僅培養(yǎng)學(xué)生的良好習(xí)慣，同時(shí)讓學(xué)生意識(shí)到生活要有秩序，良好的秩序就是算法的效率體現(xiàn)。學(xué)生將找出的本子再有序放回，此時(shí)放回方式也存在很多種，學(xué)生選擇什么樣的方式，這也將是算法思維的再應(yīng)用，又一次讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到算法效率的重要性。以上就是算法效率中的時(shí)間復(fù)雜度，也可以說(shuō)成算法的時(shí)間效率。那算法的空間復(fù)雜度該如何在教學(xué)中滲透呢？

3.作業(yè)本的空間復(fù)雜度

教師提出問(wèn)題：因作業(yè)本中作文本是長(zhǎng)方形大本，作業(yè)本為正方形小本。假設(shè)平均一本厚度為3cm，班級(jí)50人，如何放置能把全班的作業(yè)本和作文本全部放進(jìn)桌洞里（桌洞的長(zhǎng)寬高可以給出，也可以未知）？

學(xué)生需要分析問(wèn)題，將問(wèn)題分解，計(jì)算作文本和普通作業(yè)本的總高度，然后測(cè)量桌洞的長(zhǎng)寬高，再經(jīng)過(guò)計(jì)算和實(shí)際操作來(lái)解決問(wèn)題。最終學(xué)生通過(guò)分析、實(shí)踐得出放置的先后順序以及放置方式。這便是算法空間復(fù)雜度的應(yīng)用，也是計(jì)算思維最好的提升。作業(yè)本的案例是學(xué)生教室生活不可或缺的一部分，教師可以繼續(xù)沿著這條主線走，從教室走向校園中其他的生活場(chǎng)景。如打掃衛(wèi)生，如何分配任務(wù)才能讓班級(jí)衛(wèi)生更高效；排隊(duì)去操場(chǎng)升旗，如何才能不是最后一個(gè)到達(dá)操場(chǎng)的隊(duì)伍；到食堂打飯如何更快速地吃上飯等。又如學(xué)生放學(xué)回到家，走進(jìn)廚房，看著母親行云流水般的操作，不管做飯流程怎樣，每次都能準(zhǔn)時(shí)地吃上晚飯，而這多種做飯流程帶來(lái)的不同效率，也是學(xué)生掌握流程優(yōu)化的思路與方法。

在每一個(gè)真實(shí)案例實(shí)施過(guò)程中，教師應(yīng)注意觀察學(xué)生實(shí)際的操作及思維過(guò)程，注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐中的問(wèn)題并及時(shí)提示、糾正、總結(jié)、歸納，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知從零散的經(jīng)驗(yàn)到系統(tǒng)知識(shí)的轉(zhuǎn)化，形成利用信息科技解決問(wèn)題的能力。教學(xué)活動(dòng)貴在以問(wèn)題為載體，問(wèn)題引領(lǐng)教學(xué)模式的核心是問(wèn)題設(shè)計(jì)，問(wèn)題設(shè)計(jì)需要形成前后緊密關(guān)聯(lián)。教學(xué)的核心內(nèi)容以問(wèn)題鏈的形式呈現(xiàn)，既有利于知識(shí)的結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化，形成嚴(yán)謹(jǐn)、縝密的思維，也有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探究欲望，培養(yǎng)他們追求真理的執(zhí)著精神。課堂上，教師要注意問(wèn)題的分層，在內(nèi)容、難度上形成不同的層次，以滿足不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)學(xué)生的需求[3]。

結(jié) 語(yǔ)

課堂教學(xué)要求以學(xué)生的親手操作、親歷情境、親身體驗(yàn)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的全員參與和全程參與。每位學(xué)習(xí)者通過(guò)觀察、調(diào)查、設(shè)計(jì)、制作、試驗(yàn)等活動(dòng)獲得豐富的操作體驗(yàn)，進(jìn)而獲得情感、態(tài)度、價(jià)值觀以及技術(shù)能力的發(fā)展[4]。

新課標(biāo)下的信息科技課堂，探索“場(chǎng)景分析（真實(shí)情境）、原理認(rèn)知、應(yīng)用遷移”的教學(xué)，從生活中的信息科技場(chǎng)景入手，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，在已有知識(shí)基礎(chǔ)上分析、探究現(xiàn)象的機(jī)理，學(xué)習(xí)、理解相應(yīng)科學(xué)原理，嘗試用所掌握的原理解釋相關(guān)現(xiàn)象，解決相關(guān)問(wèn)題[5]。信息科技課程中的算法教學(xué)，更是核心素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。通過(guò)尋找算法、認(rèn)識(shí)算法、了解算法、感悟算法、應(yīng)用算法、傳遞算法、比較算法，層層遞進(jìn)，螺旋上升，為學(xué)生學(xué)習(xí)力、創(chuàng)新力和遷移力的培養(yǎng)充當(dāng)助燃劑。生活中的算法來(lái)自生活，自然應(yīng)當(dāng)回歸到生活。

參考文獻(xiàn)

姚英. 基于計(jì)算思維的高中算法與程序設(shè)計(jì)的教學(xué)策略[J]. 現(xiàn)代教學(xué)，2022（5）： 78-79.

汪玥輝. 新課標(biāo)背景下的信息科技課堂之變[J]. 上海教育，2019（Z1）：108-109.

[4] 王振強(qiáng). 中小學(xué)信息科技課程設(shè)計(jì)與實(shí)施[J]. 中小學(xué)信息技術(shù)教育，2022（7）： 14-16.

李鋒. 信息科技課程：從信息素養(yǎng)到數(shù)字素養(yǎng)與技能[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2022（7）： 8-10.

編 輯：馮艷艷