盧文來

“電子表格的設(shè)計與制作”是《上海市信息科技課程標準》中初中信息科技課程內(nèi)容的一個部分，是計算機處理數(shù)據(jù)也是初中信息科技學業(yè)水平考試的一個重要內(nèi)容。電子表格軟件有其顯著的特點，那就是操作容易理解難，上手容易深入難，做練習容易解決問題難。以往在教授這部分內(nèi)容時，教師們會側(cè)重學生基本技能的達成，關(guān)注“怎么做”，而忽略“是什么”和“為什么”。因此基本教學方法停留在“教師講授+學生操練”，評價方式也相對單一，學生只需要完成一定數(shù)量的練習，即可過關(guān)。這種教學模式確實能使學生在考試中取得較好的成績，但由于他們對所學內(nèi)容缺乏一定程度的理解，因此容易遺忘，也不可能真正從思維層面和能力層面得到提升，學生“想不到”利用電子表格來解決問題，也“不會”將其應(yīng)用于日常生活。隨著各學科對學生思維培養(yǎng)的日漸重視及“計算思維”概念的逐步深入，筆者嘗試換一種思路來設(shè)計本單元，即“基于計算思維培養(yǎng)的Excel微課程設(shè)計”。

課程目標

掌握Excel的基本技能依然是學習的重點，包括表格的設(shè)計、數(shù)據(jù)的輸入、計算、簡單函數(shù)應(yīng)用、圖表創(chuàng)建等。但除此之外，筆者將目標重點定位在以下三點：①注重思維培養(yǎng)。主要是計算思維的培養(yǎng)，重點在抽象和建模。②注重問題解決。注重從問題開始的數(shù)據(jù)設(shè)計、建模、分析的全過程。③注重自我學習。引入MOOC模式，利用Moodle課程平臺，讓學生體驗自我學習的過程，為他們應(yīng)對未來的開放課程時代做準備。

Excel教學內(nèi)容中計算思維的體現(xiàn)

計算思維是運用計算機科學的基本概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等一系列涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。這個廣為流傳的定義是卡內(nèi)基梅隆大學的周以真教授在2006年提出的。計算思維的核心概念是抽象、邏輯思維、算法和糾錯。在Excel中，計算思維可以在以下幾個方面得以體現(xiàn)。

1.抽象和自動化

抽象和自動化包括兩個層面的概念，其一是將社會/自然現(xiàn)象進行抽象，表達成可以計算的對象，構(gòu)造對這種對象進行計算的算法和系統(tǒng)，來實現(xiàn)社會/自然的計算，從而通過這種計算發(fā)現(xiàn)社會/自然的演化規(guī)律；其二是強調(diào)用社會/自然可接受的形式（如多媒體、虛擬現(xiàn)實、自動控制等）來展現(xiàn)計算及求解的過程與結(jié)果。Excel數(shù)據(jù)建模就是這兩個層面的具體體現(xiàn)。將一個生活中的具體問題構(gòu)建為一個簡單的數(shù)據(jù)模型，在建構(gòu)過程中，會涉及常量和變量、對象、運算符、函數(shù)、引用、公式等。模型的建構(gòu)取決于用戶需求以及作者對問題的分解和界定，可以將數(shù)據(jù)模型比作一個巨大的函數(shù)，用戶只需要提供或改變一些數(shù)據(jù)，模型就可以幫你求解（如圖1）。

所以在Excel的學習過程中，教師帶領(lǐng)學生從實際問題出發(fā)，通過分析、設(shè)計、構(gòu)建簡單的數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)對問題的解決，從而體現(xiàn)“抽象和自動化”，將對學生后續(xù)的思維發(fā)展起到非常重要的奠基作用。

2.運算符和數(shù)據(jù)類型

在計算機語境中，運算符和數(shù)據(jù)類型是兩個基本術(shù)語，也是學習程序設(shè)計的必由之路，因為它們是計算機存儲和運算的基礎(chǔ)，是“自動化”的基礎(chǔ)。從Excel誕生的那一刻起，計算便是它最重要的功能，而計算必將涉及運算符和數(shù)據(jù)。不同的運算符需要不同類型的數(shù)據(jù)參與。雖然在Excel中不需要對數(shù)據(jù)類型做嚴格的細分，但其卻是一個比較好的載體，能讓學生明白“數(shù)值”、“文本”和“布爾”這三種基本數(shù)據(jù)類型及其相關(guān)的運算。

3.對象和屬性

在計算機領(lǐng)域中，在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計中，屬性是一個非常重要的概念。而在Excel中，單元格、行、列、工作表、透視表等都是對象，僅以“單元格”為例，用戶可以改變它的內(nèi)容、格式（字體/大小/邊框/底紋）、行高列寬、位置，這些其實都可以算作一個單元格的屬性，均可以參與運算。

教學策略

1.分解知識點，創(chuàng)建微視頻

Excel的知識技能和思想方法對于六年級的孩子來說會有一定難度，且學生之間差異較大，這種比較難以理解的知識、比較復雜的技能適合采用微課程形式，因為學生可以反復觀看和體驗。筆者將整個Excel的知識技能點作分解和切割，每個微視頻體現(xiàn)1～2個知識技能點，時間控制在2～10分鐘（如圖2）。

同時，筆者還大致劃分了每節(jié)課的進度，用No.X來表示，每次上課，都會給出本節(jié)課的基本安排，學生可以根據(jù)自己的進度進行調(diào)節(jié)。

2.利用Moodle課程平臺，設(shè)計配套練習

配套練習分為兩類，一類是基礎(chǔ)測試，另一類是操作題。

（1）基礎(chǔ)測試類

基礎(chǔ)測試類練習重點考查學生對知識的記憶、理解、運用和遷移能力，以及對原理和思想方法的掌握情況。題型主要涉及填空題、匹配題、選擇題。測試題緊扣視頻課程，仍以第四節(jié)課的內(nèi)容為例，在L3_E1_1測試中，筆者設(shè)計了如下的測試：①如果要計算25的四次方，在單元格中應(yīng)該輸入_____（填空題，考查學生對“^”算術(shù)運算符的運用）；②要計算A2單元格的值乘以B2單元格的值，并把結(jié)果在C2中呈現(xiàn)，應(yīng)該在_____單元格中輸入計算公式（填空題，考查計算結(jié)果的存儲位置）；③要求A2單元格的值和33相乘，應(yīng)該在單元格中輸入公式_____（填空題，考查公式中對單元格的引用）；④在Excel中計算322+32×55的值是_____（填空題，需要學生到Excel中計算，考查對公式和乘法運算符的正確使用）；⑤要計算（642-2020）÷4的值，需要在單元格中輸入（選擇題，考查對公式的應(yīng)用）。

僅僅提供測試是不夠的，在課程平臺上進行測試的優(yōu)勢更重要的在于對于每個錯誤答案所提供的反饋。以第5題為例，筆者設(shè)計了全面的反饋機制（如圖3）。

有了反饋機制，學生就能明白自己為什么錯，從而再次嘗試答題。為了鼓勵學生不斷改正錯誤，筆者將測驗設(shè)置為“不限試答次數(shù)”，也就是說學生可以反復回答，直到正確為止。但是，反復答題也是有代價的，每次答錯就會有罰分。如果這道題滿分為1分的話，學生答錯2次，就會被扣0.2分。

（2）操作類

操作練習需要學生在表格中進行實際操作，用來解決實際生活中出現(xiàn)的問題，體現(xiàn)的是學生的綜合應(yīng)用能力。

3.關(guān)注生活中的問題解決

（1）兩個項目的完整體驗

整個單元有兩個項目貫穿始終，一個是教學范例Ruby’s Birthday Party，涉及個人活動經(jīng)費的規(guī)劃和控制，重在引導學生學會設(shè)計數(shù)據(jù)模型；另一個是個人項目“我的教育費用”，由學生自己建構(gòu)數(shù)據(jù)模型，涉及個人教育經(jīng)費的支出和預測，同時引導學生關(guān)注自己的興趣以及感恩父母的付出，也為有意向進入我校學習的學生家長提供參考。兩個項目均是從現(xiàn)實生活中的問題出發(fā)，經(jīng)歷數(shù)據(jù)的設(shè)計、建模和分析的全過程。以Ruby’s Birthday Party為例，筆者提出一個場景，Ruby要舉辦一次生日Party，她邀請幾個朋友，一起吃一頓午飯，為此，她需要準備一些食品，布置一下房間，并為每個朋友準備一份小禮物。父母會提供一定的經(jīng)費支持（預算），Ruby需要做的就是列出所需購買的物品，并求出總價，最后和預算進行比較，看是否超支，從而調(diào)整自己的開支。

視頻中教師是Ruby，為范例進行講解，但是學生在完成項目時是按照自己的需求來設(shè)計的。這個項目的實施分為三個步驟：首先是設(shè)計表格，由于是現(xiàn)實生活中的問題，學生沒有利用計算機求解的經(jīng)驗，為單價和數(shù)量均加上單位，而小計和總價都是通過自己計算或者通過計算器來計算。待進入數(shù)據(jù)計算單元，學生便會發(fā)現(xiàn)，按照原先的輸入方法，計算機是無法進行計算的，因此，學生便去掉了單位，利用公式算出了“小計”和“總價”。當最后在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型的時候，學生不僅將人數(shù)“剝離”出來，而且利用if函數(shù)算出了是否超支。當改變單價、人數(shù)或者預算時，相應(yīng)的價格便會發(fā)生改變，而最后呈現(xiàn)出來的是一個結(jié)果——是否超支。至此，一個數(shù)據(jù)模型便構(gòu)建成功。

這個數(shù)據(jù)模型類似于一個函數(shù)，每一個函數(shù)都能完成某一個功能，它需要用戶輸入一些參數(shù)（也有不需要參數(shù)的），函數(shù)就能返回一個結(jié)果。而Ruby’s Birthday Party數(shù)據(jù)模型就類似于一個函數(shù)，它的功能就是判斷“是否超支”，需要提供的參數(shù)就是“人數(shù)、物品價格和預算”，返回的結(jié)果就是告訴我們“是否超支”（如圖4）。

（2）練習設(shè)計從學生實際出發(fā)

練習的設(shè)計精選和學生學習生活息息相關(guān)的內(nèi)容。“我的一周課表”這個作業(yè)位于第二單元“數(shù)據(jù)輸入”。通過制作這張表格，學生不僅能學會基本的操作，包括輸入、合并單元格、自動填充、設(shè)置邊框底紋等，而且體現(xiàn)了個性化，因為筆者要求學生把雙休日的安排也放了進去，筆者同時用自己的方式把喜歡的課程突出顯示。因此，學生的作品無一相同（如圖5）。

“運動會比賽排名”和“達人秀24點出題器”這兩個作業(yè)位于第三單元“數(shù)據(jù)計算”，前者的數(shù)據(jù)來自于學校運動會的真實數(shù)據(jù)，學生需要利用rank函數(shù)對鉛球比賽進行成績排名；后者則是為學校的特色節(jié)目——“達人秀”服務(wù)的，24點比賽是其中一個現(xiàn)場PK項目，學生需要利用隨機函數(shù)來創(chuàng)建?！笆劳庑强者x課”位于第四單元“數(shù)據(jù)統(tǒng)計”，同樣來源于真實的學校課程，每周五的下午第一節(jié)課就是學生的上課時間，學生可以從多個課程中選擇一門來學習，在這個作業(yè)中，學生需要利用數(shù)據(jù)透視表對各門課程的選課人數(shù)作統(tǒng)計。這些作業(yè)教師會在微視頻中進行講解，學生可以隨時暫停，跟著視頻同步操作。也有些作業(yè)沒有微視頻，重在對已有知識的綜合運用，但教師會在作業(yè)中進行提示，如“身份證信息提取”和“成績等第轉(zhuǎn)換”，這兩個作業(yè)位于第三單元“數(shù)據(jù)計算”，教師給出了如下場景和操作提示。

身份證信息提取

身份證是我們的身份標識，其中包含了很多信息，這里我們要嘗試一下如何提取身份證中的某些信息。我們現(xiàn)在有兩個需求：①計算年齡，以便了解各個年齡段的人分別有哪些；②匯總1～12月每個月過生日的人分別有哪些，以便給他們準備一份生日禮物。

參考解答：①這兩個問題需要我們提取的是“出生年份”和“出生月份”這兩個信息；②這兩個信息分別顯示在身份證號的第7～10位（共4位），第11、12位（共2位）；③由于信息產(chǎn)生在文本中間，所以我們可以通過mid函數(shù)來提取，mid函數(shù)需要三個參數(shù)，分別為哪一個文本（如A2），從第幾位開始，總共要取出幾位；④年齡的計算可以通過公式“今年的年份-生日年份”來計算，由于取出的年份是文本形式，不能進行數(shù)學運算，所以可以通過value函數(shù)將其轉(zhuǎn)化。

在表格中完成：①計算生日年份、年齡和生日月份；②按照年齡進行排序（用rank函數(shù)）。

成績轉(zhuǎn)換

我們經(jīng)常會需要將成績轉(zhuǎn)換為等第，等第轉(zhuǎn)換有兩種形式，同學們可以選擇以下任一形式利用if函數(shù)完成。

轉(zhuǎn)換方法一（較簡單）

合格：>=60；不合格：<60。

轉(zhuǎn)換方法二（較難）

優(yōu)秀：>=85；合格：>=60（小于85）；不合格：<60。

教學實施及成效

1.課堂結(jié)構(gòu)三部曲

從課堂實施來看，每節(jié)課主要分成三個部分。首先是對上一節(jié)課作業(yè)出現(xiàn)的問題進行集中反饋，接著學生自行觀看微視頻并做練習，教師會給出進度建議。如果在過程中教師發(fā)現(xiàn)有比較集中的問題，則會請學生暫停進行集中講授，但這種情況非常少。

2.教學成效

從課堂狀態(tài)看，學生都非常投入地觀看視頻并及時完成任務(wù)。從練習情況看，練習的完成度高，達成度總體較高。如圖6中的三道題來源于第三單元“數(shù)據(jù)計算”中的文本運算符，學生會有兩次答題機會，從圖7中我們可以看出，對于第三、四兩道題，學生的第一次答題正確率分別達到86%和82%，說明掌握程度較好。全班41位同學，而答題總數(shù)為46次，說明其中有五位同學答了第二次。但對于第五道題，學生第一次答題的正確率只有46%，筆者及時了解到學生對于兩個“=”產(chǎn)生了困惑，于是便集中進行了講解（如圖6、圖7）。

課后筆者對部分學生進行了訪談，從訪談中了解到，學生并不覺得課程難，雖然事實上整個課程的設(shè)計難度很高，有很多內(nèi)容大大超出了課標的范圍，但結(jié)合練習情況看，確實如學生所說，他們能夠做出來。另外，當問到這種上課形式是否能夠接受時，絕大多數(shù)學生表示能夠接受，認為比教師集中講解要好，只有個別學生說稍稍感到有點無聊。

教學反思

從整體來看，課程設(shè)計比較關(guān)注計算思維，特別是抽象和自動化、運算符和數(shù)據(jù)類型、對象和屬性，其中函數(shù)特別能夠體現(xiàn)計算機如何“自動”地完成任務(wù)，體現(xiàn)了自動化的過程。同時，由于采用了微視頻的形式，使學生便于集中注意力、便于自我調(diào)整進度，從而降低了課程的難度。所以，從整體來看，課程的實施結(jié)果是令人滿意的。

但還有一些問題引起筆者的思考。例如，對于這種課堂節(jié)奏，低年齡段的孩子會覺得有點無聊或沒耐心，怎么辦？學生看的時候絕大多數(shù)都能懂，練習也都能完成，但是容易遺忘，也就是說練習比較系統(tǒng)，但缺乏一定的鞏固和提升，后續(xù)如何改進？在這樣的課堂中，教師似乎是無事可做，那么課堂中教師的作用體現(xiàn)在哪里？這些問題筆者將在第二輪的實施中加以改進。