元卓学堂 | 基于计算思维的算法与编程教育——以《编程江湖》创作为例
发布时间：2024-03-31 17:01作者：admin来源：北师大智慧学习研究院点击量：
2024年3月23日上午，元卓学堂邀请山东省青州第一中学王爱胜老师，围绕《编程江湖——Python篇》一书开展分享。
一、理解计算思维：从思维到素养
王爱胜老师在《编程江湖——Python篇》中将算法教育与中国传统武侠文化相结合，创造性地引入“剑术”、“剑法”和“剑道”的概念来类比程序知识、算法设计和计算思维。王老师阐述了从古代哲学（如《易经》中的阴阳爻）到现代科学（如莱布尼茨的二进制研究）的启示，展现了算法与文化的深厚渊源。此外，王老师还强调了计算思维在编程中的表达方式，如通过“问题分解”让学生学会将复杂问题拆分成简单的子问题，通过“抽象”让学生学会提取问题的核心要素，通过“模式识别”让学生学会发现问题之间的相似性，以及通过“算法设计”让学生学会寻找解决问题的有效方法。
二、发现：编程教育的文化密码
随后，王爱胜老师介绍了该书的创意设计——将编程知识与武侠文化相融合，通过虚拟的故事情节和人物团队，使编程学习变得生动有趣。通过设计富有挑战性的编程任务，如“盘龙阵”和“飞花令”，让学生们在完成任务的过程中深入理解编程知识和算法思想。
三、磨砺：用实践与实验去认知
王爱胜老师强调了实践在编程教育中的重要性，通过项目学习和数据实验的方式，让学生在实践中深化对编程知识和算法的理解。例如，通过设计实际可运行的项目，如“英雄榜”和“口算训练”，让学生们在完成项目的过程中应用所学的编程知识和算法技巧。此外，王老师还提出了通过数据实验来测试算法效率的方法，如通过比较不同排序算法的运行时间，让学生们直观地理解算法效率的重要性。随后，王老师提出了对于算法数据实验的五点建议：
· 算法实验：数据记录
· 模拟实验：数据验证
· 探究实验：改变条件
· 应用实验：解决问题
· 拓展实验：实验改进
四、征途：让理想未来照进现实
最后，王爱胜老师指出提升全民数字素养和技能的重要性。在AI时代，编程教育对于培养学生的思维能力和面对未来挑战的能力至关重要。编程教育可以培养学生的逻辑思维、问题解决能力和创新能力，这些能力对于适应未来社会的快速变化和解决复杂问题具有重要意义。此外，王老师还与大家探讨了信息科技教育体系的构建，强调了“科技并重"的理念，即在重视技术应用的同时，也要注重科学原理的学习和理解。
提问交流环节
问：计算思维与数字素养，它们二者是包容关系吗?
答：从我的个人观点来看，计算思维与数字素养并非包容关系，但它们之间存在交集和相关性。计算思维是通往数字素养的一条良好通道，它是一种高阶的数字素养。在数字素养与技能的领域中，信息化创新或信息化创作是非常重要的。例如以往我们可能仅仅通过制作PPT来表达自己的观点，这也是一种数字素养的体现。但如果我们能在PPT中嵌入交互性元素，提高信息交流的效率和质量，那么我们的数字素养将更上一层楼。通过培养计算思维，我们可以更好地理解和应用数字技术，从而提升我们的数字素养水平。
问：现在ChatGPT这样的工具，在解决编程问题方面已经做得很好，那学编程还有多少价值？
答：学习编程的价值并不仅仅在于培养编程人才，更重要的是培养一种编程文化。这种文化的核心是算法思想和计算思维。计算思维并不是空中楼阁，而是有具体实践支撑的，例如我们常见的计算思维考试题目，“过河问题”，虽然简单，但它们展示了算法的基本思想。然而，如果我们的课程总是围绕这样的例子展开，学生可能会对课程的性质产生疑惑。为了避免这种情况，我们可以将这些问题抽象化，使用计算思维的方式来解决，从而构建数学模型。比如，我们可以将过河问题中的动物用符号来表示，并探讨它们之间的各种关系，比如隶属关系、大小关系和包容关系等。通过这种方法，学生即使不会编程，也能体验到编程思维的魅力。我们甚至可以进一步提高问题的难度，比如引入动态规划等高级算法。虽然编程本身可能比较困难，但我们可以通过讲故事的方式来表达算法思想，就像在武侠小说中，每一个动作都有其对应的代码，这样学生就可以在故事中理解编程的精髓。
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