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        自制教具在高一編程教學(xué)中的案例研究

        2019-11-22 10:17:43陳英

        陳英

        [摘? ?要]隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》文件的頒布,我國吹響了搶占人工智能全球制高點(diǎn)的號角。教育部頒布的2017年版新課標(biāo),大幅提升了在編程、計(jì)算機(jī)思維、算法等方面的思維要求。如何上好高中編程課,如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維,關(guān)鍵在提高課堂有效性。抓手何在?教師可以在教具上做文章。

        [關(guān)鍵詞]自制教具;高一;編程教學(xué);案例研究

        [中圖分類號]? ? G633.67? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058(2019)30-0062-02

        一、新課改背景下教具的價(jià)值確認(rèn)

        隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》文件的頒布,我國吹響了搶占人工智能全球制高點(diǎn)的號角。該規(guī)劃指出,在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程,逐步推廣編程教育。2018年1月,教育部頒布2017版新課標(biāo),其大幅降低了對基本軟件使用的要求,大幅提升了在編程、計(jì)算機(jī)思維、算法等方面的思維要求。

        如何上好高中編程課?如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維?關(guān)鍵在提高課堂有效性。而如何構(gòu)建高效課堂,關(guān)鍵在“四到”,即眼到、口到、手到、心到。

        如何開啟深度學(xué)習(xí)模式?抓手何在?教師或許可以在教具上做文章。

        1.豐富教材,提升教師素養(yǎng)的添加劑

        廣義的教材,包括課本及與課程有關(guān)的豐富的學(xué)習(xí)資源,從形式上看,有紙質(zhì)的,也有數(shù)字的;從內(nèi)容上看,有課程內(nèi)的,也有課程外的;從開發(fā)主體看,有專家的,也有教師的。蒙氏數(shù)學(xué)通過“游戲”讓孩子對復(fù)雜、抽象的數(shù)學(xué)產(chǎn)生濃濃的興趣,其抓手就是豐富的教具資源。而教師要設(shè)計(jì)這樣高效的教具,必須具備扎實(shí)的學(xué)科基本功和學(xué)科素養(yǎng)。只有對本學(xué)科的關(guān)鍵知識點(diǎn)、大概念信手拈來,才能設(shè)計(jì)出大道至簡的教具。

        2.點(diǎn)亮課堂,激發(fā)學(xué)生興趣的催化劑

        良好的開端,是成功的一半。興趣是學(xué)生最好的老師。只有上課后5分鐘,牢牢抓住學(xué)生的眼睛、耳朵、嘴巴,才能最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為后續(xù)學(xué)習(xí)助力。自制教具結(jié)合學(xué)生身邊的問題,利用生活中常見材料進(jìn)行教學(xué)活動,取材容易,制作簡單,生動有趣,能自然地引起學(xué)生濃厚的興趣,激發(fā)他們的探究欲望。

        3.突破難點(diǎn),破解學(xué)習(xí)障礙的助推劑

        在教學(xué)實(shí)踐中,很多知識點(diǎn)的概念和特征都非常抽象,通過傳統(tǒng)的講授方法很難讓學(xué)生真正理解。如何突破教學(xué)難點(diǎn)?我們必須另辟新徑,讓知識點(diǎn)自己“說話”。教師可采用各種手段化抽象為直觀,讓學(xué)生在輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍中,不知不覺地掌握了核心知識點(diǎn)。

        二、高一編程教學(xué)之“困”

        筆者曾對高一兩個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行了編程學(xué)習(xí)方面的問卷調(diào)查,共回收有效問卷74份,其結(jié)果如下:

        從題1和題5可以看出,對于編程學(xué)習(xí),學(xué)生有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力,也能意識到編程學(xué)習(xí)對自身計(jì)算機(jī)思維等方面的重要作用。

        從題2可以看出,學(xué)生更傾向于探究和討論后的“頓悟”和“理解”。在編程教學(xué)中,教師的作用是“啟”和“發(fā)”,學(xué)習(xí)活動的主體是學(xué)生。

        題3和題4反映出在編程學(xué)習(xí)中,學(xué)生想學(xué),但存在較大的困難,呈現(xiàn)出明顯的矛盾心理:思考不動,教師講解,模仿為主;自己探究,能力不夠,失敗居多。

        要解決上述問題,路在何方?教師又該如何作為?也許可以在“啟發(fā)”教學(xué)上下功夫!

        三、自制教具在高一編程教學(xué)中的應(yīng)用案例

        在編程教學(xué)中,使用自制教具提升課堂的有效性,從使用目標(biāo)上看,大致可以分為以下三種情況:一為激趣導(dǎo)入類;二為過程演示類;三為推理驗(yàn)證類。

        案例1:二進(jìn)制猜數(shù)字游戲類教具

        1.設(shè)計(jì)意圖

        猜數(shù)字游戲主要演示二進(jìn)制—十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換過程,將抽象問題形象化。設(shè)計(jì)4張卡片,游戲者隨機(jī)選擇0—15中的任意一個(gè)數(shù)字,只回答4個(gè)問題,你就能猜出他選擇的數(shù)字。

        2.游戲規(guī)則

        卡片4—1從左到右依次放置。

        請游戲者從0 —15之間任選一個(gè)數(shù)字,不要告訴猜數(shù)者,并依次回答4個(gè)問題:

        (1)是否在卡片4中,在則卡片上放置1,不在則放置0

        (2)是否在卡片3中,在則卡片上放置1,不在則放置0

        (3)是否在卡片2中,在則卡片上放置1,不在則放置0

        (4)是否在卡片1中,在則卡片上放置1,不在則放置0

        答案對照表(卡片4 —1):

        0000—00100—41000—8? 1100—12

        0001—10101—51001—9? 1101—13

        0010—20110—61010—10 ? ? 1110—14

        0011—30111—71011—11 ? ? 1111—15

        3.使用說明

        假設(shè)游戲者選的是10,必然回答如下:

        在卡片4中,猜數(shù)者在卡片4下放置1;不在卡片3中,猜數(shù)者在卡片3下放置0。

        在卡片2中,猜數(shù)者在卡片2下放置1;不在卡片1中,猜數(shù)者在卡片1下放置0。

        如下圖所示:

        猜數(shù)者很快猜出,游戲者默選的數(shù)字是10。

        4.教學(xué)后記

        在使用二進(jìn)制游戲教具后,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專注度有所提高,對后續(xù)學(xué)習(xí)也有助益。

        案例2:冒泡排序程序過程演示教具

        1.設(shè)計(jì)意圖

        冒泡排序是編程學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)和難點(diǎn),主要考查學(xué)生對數(shù)組和雙重循環(huán)的理解和運(yùn)用。傳統(tǒng)教法,以教師講授為主,學(xué)生參與度不高,最后的結(jié)果是聽得懂但不會寫。如果自制簡單教具,將冒泡排序的過程完整展現(xiàn),對學(xué)生理解冒泡排序的思想和程序?qū)崿F(xiàn)必將很有幫助。

        2.使用說明

        打開“冒泡排序.xls”,啟用宏,單擊“創(chuàng)建”按鈕隨機(jī)產(chǎn)生6個(gè)0 — 9的數(shù),單擊“第一輪”,直觀演示一輪排序,找出最大數(shù),并將其放置到數(shù)組末尾的過程。單擊“第二輪”再次呈現(xiàn)在剩余5個(gè)數(shù)中,找出最大數(shù),并將其放置到數(shù)組末尾的過程。整個(gè)數(shù)組經(jīng)過5輪,最后實(shí)現(xiàn)6個(gè)數(shù)從小到大的排序。

        3.教學(xué)后記

        通過這個(gè)自制教具,學(xué)生對冒泡排序的核心思想有了較為深刻的理解,能夠比較輕松地完成內(nèi)層排序,最終,在教師的層層啟發(fā)下,實(shí)現(xiàn)冒泡排序的核心代碼。

        案例3:字符匹配程序推理驗(yàn)證教具

        1.設(shè)計(jì)意圖

        遍歷是數(shù)組題知識點(diǎn)的基本技法。通過循環(huán)和判斷的密切配合,可以解決生活中大批量的數(shù)據(jù)匹配問題。教師可使用簡單材料自制教具,對該算法進(jìn)行推理驗(yàn)證。

        使用硬紙卡模擬Text1中的源字符串,Text2中存放待匹配字符,Text3中顯示待匹配字符的個(gè)數(shù)。

        2.使用說明

        師:請同學(xué)們思考解決該問題的算法,嘗試用自己的語言表述出來。

        生:從頭到尾一個(gè)一個(gè)取字符,與Text2中的待匹配字符比對,若相同則將計(jì)數(shù)器加1。

        師:根據(jù)同學(xué)們的思路,我們使用小卡片來模擬驗(yàn)證一下該算法的可信性和正確性。

        啟用小哨兵i,初始位置在第1個(gè)位置,對應(yīng)字符為“A”,與Text2中的待匹配字符比對相同,計(jì)數(shù)器K+1,小哨兵后移到第2位,不匹配,后移到第3位,不匹配,后移到第4位,不匹配,后移到第5位,匹配,計(jì)數(shù)器K+1,匹配結(jié)束!最終計(jì)數(shù)器K=2,K的值即為匹配字符個(gè)數(shù),驗(yàn)證完畢,該算法可行。

        3.教學(xué)后記

        利用自制教具模擬問題解決的完整過程,一則,可將“思維可視化”,幫助學(xué)生更好地理解和解決問題;二則,可對算法進(jìn)行模擬驗(yàn)算,從而驗(yàn)證算法的正確性和有效性;三則,學(xué)生和教師在模擬驗(yàn)算的過程中,獲得了新的體驗(yàn)和啟發(fā)。

        總之,要上好高中編程課,培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維,關(guān)鍵在于提升課堂有效性,通過各種途徑促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí),讓理解真正發(fā)生。

        [? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

        格蘭特·威金斯,杰伊·麥克泰格.追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,2017.

        (責(zé)任編輯 柳? ?紫)

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