基于時序控制優(yōu)化計算思維訓練的策略與實踐中圖分類號：G434文獻標識碼：A論文編號：1674-2117（2024）23-0000-04時序控制的教學實踐應(yīng)用時序控制與計算思維訓練1.認識與抽象在新課標學段目標中，第一學段的內(nèi)容有“信息交流與分享”“信息隱私與安全”和“數(shù)字設(shè)備體驗”。這一學段的教學，應(yīng)在全新的數(shù)字化環(huán)境中，讓學生適應(yīng)信息交流與分享方式、思維方式，形成操作行為規(guī)范意識。①通過生活中的掃碼點餐、刷臉進門等案例，啟發(fā)“條件”觸動下的數(shù)字設(shè)備應(yīng)用，滲透選擇判斷和條件循環(huán)的編程結(jié)構(gòu)和算法基礎(chǔ)。②從用圖符的方式進行情感表達，過渡到用圖符表達解題過程和實施步驟的線性流程，再上升到過程與算法流程圖的基礎(chǔ)表達等，使學生逐步接受用圖符來抽象并描述事物和項目問題。③通過“如何管理自己生活中的各種信息”，進一步了解信息的多種表示方式以及數(shù)據(jù)存在的形式，初步具備管理信息的能力，訓練信息管理與控制的意識。④體驗數(shù)字設(shè)備解決問題的過程，通過智能可穿戴設(shè)備（如智能手環(huán)、智能衣物、智能紐扣）、智能電子設(shè)備等，開拓學生視野，加深對數(shù)字社會下新的思維方式的理解。⑤對給定的簡單任務(wù)，能識別任務(wù)實施的主要步驟，在實際應(yīng)用中，能按照操作流程使用數(shù)字設(shè)備，并能說出操作步驟。這樣要求的目的是進行抽象化，以及用步驟的概念來代替計算程序結(jié)構(gòu)的時間先后順序邏輯，形成操作和設(shè)計的思維萌芽（計算思維得以啟迪并初步應(yīng)用）。在這一學段的教學中，教師應(yīng)在認識的基礎(chǔ)上進行抽象，概括出事物的本質(zhì)規(guī)律，并在抽象的過程中進行創(chuàng)新與創(chuàng)造，使學生擺脫固有思維定式。2.選擇與分解第二學段的內(nèi)容有“在線學習與生活”“數(shù)據(jù)與編碼”和“數(shù)據(jù)編碼探秘”。在這一學段中要求學生能根據(jù)需要選用合適的數(shù)字設(shè)備解決問題，并簡單地說明理由，將問題進行分解，并用文字或圖示進行描述。在選用合適的數(shù)字設(shè)備后簡單地說明理由，是語言組織的過程，即思維過程中生成的外在表達和輸出結(jié)果的呈現(xiàn)。用文字或圖示描述也是在訓練學生進行問題的分解、抽象、邏輯化思維的過程。在簡單問題解決的過程中，形成分解問題的意識，用邏輯圖例說明觀點，按照一定的規(guī)則表達與交流信息，是內(nèi)化后形成的自我知識與經(jīng)驗，把問題劃分是計算思維中的分解理念，也是這一學段計算思維培養(yǎng)目標中的重點。在這一學段的教學中，教師應(yīng)通過多個內(nèi)容的學習與實踐，讓學生學會在解決問題的過程中理解條件選擇，并根據(jù)選擇的理由呈現(xiàn)出選擇的結(jié)果，同時不斷將問題進行分解細化，逐步訓練計算思維。3.算法與過程第三學段的內(nèi)容有“身邊的算法”“過程與控制”和“小型系統(tǒng)模型”。在這一學段的教學中，應(yīng)通過生活中的實例，了解算法的特征和效率。用自然語言、流程圖等方式描述算法，其中流程圖以直觀表達思路的優(yōu)勢幫助理解程序，即將問題細分為多個實質(zhì)性的問題片段，并生成實施步驟，形成算法結(jié)構(gòu)化控制過程，直接將算法的設(shè)計與實現(xiàn)應(yīng)用在知識與能力的實現(xiàn)過程中，形成計算思維密集提升階段。4.綜合與遷移第四學段的內(nèi)容有“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”“人工智能與智慧社會”和“互聯(lián)智能設(shè)計”。在互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)中，進一步檢驗數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用的方法與過程，理解人工智能，運用計算思維方法解決學習和生活中的各種問題，并能遷移到其他更多相似的場景應(yīng)用中，這是復雜計算思維的生成。在這一學段的教學中，不再是生活中已有情境的模仿，不再要求對細節(jié)技能的熟練程度以及理解細節(jié)的處理方法等，教師應(yīng)開始“嘗試創(chuàng)作”，引導學生動腦筋思考，發(fā)揮能力進行“原始創(chuàng)新”，開啟抽象、模型建立、構(gòu)思的高階思維。時序控制與計算思維的提升1.對時間控制的思考時間控制考慮任務(wù)執(zhí)行所需的時間間隔、事件的觸發(fā)時間以及設(shè)計解決問題的效率。它既涉及代碼層面的具體實現(xiàn)，也涉及整體架構(gòu)的設(shè)計。時間控制意味著需要考慮如何在有限的時間內(nèi)完成任務(wù)，這要求能夠有效地分析問題、制訂解決方案，并將其轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的程序，通過編程中的時間控制，學生需要不斷嘗試、調(diào)整和優(yōu)化時間控制的方法，反復試驗和調(diào)試，學會解決問題，并培養(yǎng)耐心和毅力。在利用時間控制進行程序設(shè)計的過程中，應(yīng)鼓勵學生進行創(chuàng)新，以提高他們的創(chuàng)新意識和對技術(shù)發(fā)展的敏感度。在具體的應(yīng)用情境下，教師應(yīng)引導學生巧妙處理時間控制問題涉及的各種問題，積極思考如何利用時間控制來實現(xiàn)特定的功能和效果，將問題中關(guān)于時間的序列用線性化的手段分解，從中提煉規(guī)律性和價值呈現(xiàn)的算法，從而培養(yǎng)學生的問題解決能力和創(chuàng)造性思維。2.對執(zhí)行順序的思考順序控制遵循“順理而有序、和諧而不紊亂”的邏輯，有些事情前后存在依賴、解鎖等邏輯關(guān)系。時序設(shè)計的邏輯性表現(xiàn)為有條理的思考方式，以時間先后順序進行統(tǒng)籌有助于培養(yǎng)學生的邏輯思維和對時間概念的抽象理解能力。從整體上思考問題，分析任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)與依賴關(guān)系，讓學生學會將復雜的問題分解為簡單的步驟，學會組織和表達清晰的思維，有助于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力以及創(chuàng)造力。在解決問題的過程中，在明確問題后，收集信息，理解情境并確定需要解決的具體問題，分析問題的根源和本質(zhì)，列出可能的解決方案，即進行初步的簡單算法設(shè)計。對中小學生來說，學習時序算法，建立簡單時間系列的模型理念，以及初步建立問題思考框架與模型化、項目式解決問題的思維方式，有益于培養(yǎng)對抽象問題進行分解的能力。3.對變化趨勢的思考在時序控制下對已有數(shù)據(jù)進行對比分析，延伸事務(wù)發(fā)展的預(yù)測與估算，是高階思維能力的體現(xiàn)。簡單預(yù)測一個變量與一個自變量之間的關(guān)系，是一種線性方程算法，在自動化實現(xiàn)過程中將數(shù)學思維轉(zhuǎn)化到計算思維上來，易于系統(tǒng)實現(xiàn)。時序算法應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域，如在解決公共場所的擁擠問題中易擁堵點人流的監(jiān)控，采用了一種基于ARIMA時間序列算法的人口流量密度的預(yù)測模型，用于預(yù)測公共交通進出站點人流情況及運營路線情況，達到公共交通的“智慧調(diào)度”。再如，將Microsoft時序算法應(yīng)用在趨勢分析及預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)中。4.對應(yīng)激驅(qū)動的思考隨著數(shù)智化水平的不斷提升，服務(wù)型機器人、協(xié)作機器人、自我學習機器人以及一些超大規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng)在人機對話交流、應(yīng)激驅(qū)動反應(yīng)方面各樹一幟，凸顯了人性化的應(yīng)激表達，應(yīng)激驅(qū)動的動作靈敏而穩(wěn)重。從設(shè)計思維角度考量，既要符合人性化要求，又要符合機器自動化的執(zhí)行，這些綜合性的設(shè)計，是算法統(tǒng)籌下的一種高階思維（計算思維）的具體應(yīng)用。另外，多種多樣的傳感器捕獲的大量數(shù)據(jù)，是對外界環(huán)境的應(yīng)激反饋。這其中條件判斷是應(yīng)激驅(qū)動的依據(jù)，機器思維處理問題是在不斷地選擇判斷，最終確認輸出結(jié)果?；跀?shù)字化智能主體的應(yīng)激驅(qū)動設(shè)計，是不斷嘗試應(yīng)用邏輯規(guī)則來分析解決問題并設(shè)計算法方案，以及根據(jù)已知的大數(shù)據(jù)規(guī)則做出合理的結(jié)論與預(yù)測的過程。對學生來說，應(yīng)激驅(qū)動的思考過程，也是對其計算思維不斷訓練、養(yǎng)成、提升和高階應(yīng)用的過程。在教學實踐中，基于時序控制的教學實施，應(yīng)將計算思維核心素養(yǎng)滲透到每個教學環(huán)節(jié)中，從具象的知識和技能中細化計算思維的訓練、培養(yǎng)、發(fā)展和提升，以最終落實課程育人目標，使學生更好地適應(yīng)數(shù)字時代的社會發(fā)展要求。[1]楊曉哲，劉昕.面向數(shù)字素養(yǎng)的義務(wù)教育信息科技課程[J].全球教育展望，2022（06）：109-117.[2]李鋒.義務(wù)教育信息科技課程“新”在哪[J].中國信息技術(shù)教育，2022（11）：9-10.[4]趙天成，王玉瀟，王國臣.基于ARIMA時序算法的車站人流密度預(yù)測模型[J].數(shù)字通信世界，2020（03）：26-28.[5]段曉波，高晶晶，胡文平，等.基于Microsoft時序算法的電容器組電容預(yù)測及