閔慜

高中信息技術(shù)新教材的編程和算法教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生從生活出發(fā)，利用所學(xué)編程知識(shí)來解決生活中的實(shí)際問題。因此，教師在創(chuàng)設(shè)教學(xué)任務(wù)時(shí)，需考慮學(xué)生認(rèn)知的實(shí)際情況，創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生興趣，從生活數(shù)據(jù)出發(fā)，注重任務(wù)與任務(wù)之間的聯(lián)系與拓展，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，不斷分析探究，進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)生計(jì)算思維，創(chuàng)設(shè)高效課堂教學(xué)模式。下面，筆者以教科版信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》中的《周而復(fù)始的循環(huán)》一課為例，從生活中的數(shù)據(jù)出發(fā)，優(yōu)化課本中的項(xiàng)目案例，探究課堂項(xiàng)目式案例布局與設(shè)計(jì)，探尋學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

● 分析探究生活數(shù)據(jù)，優(yōu)化項(xiàng)目案例設(shè)計(jì)

在《周而復(fù)始的循環(huán)》這節(jié)課中，如何通過典型的項(xiàng)目式案例讓學(xué)生體驗(yàn)Python語言中循環(huán)的意義以及兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)的區(qū)別，從而使學(xué)生在面對(duì)不同實(shí)際問題時(shí)選擇合適的編程語言結(jié)構(gòu)體系，是需要突破的一個(gè)難點(diǎn)。怎樣既能吸引學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生對(duì)同一種項(xiàng)目不同問題的思考與總結(jié)，又能更好地融合信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)呢？筆者認(rèn)為，課堂項(xiàng)目式地引入案例尤為重要。

在計(jì)算機(jī)程序中，某些代碼的反復(fù)執(zhí)行稱為循環(huán)。Python中既有重復(fù)一定次數(shù)的計(jì)數(shù)循環(huán)，也有重復(fù)到某種情況結(jié)束的條件循環(huán)。本節(jié)課主要圍繞“別小看循環(huán)的魅力”項(xiàng)目展開學(xué)習(xí)，分成子項(xiàng)目一“別小看一張紙的高度”和子項(xiàng)目二“別小看0.01的作用”。兩個(gè)項(xiàng)目的案例均來源于學(xué)生能接觸到的生活案例。子項(xiàng)目一主要通過不斷折紙的方式，探究能達(dá)到怎樣的高度;子項(xiàng)目二主要以網(wǎng)絡(luò)中的雞湯公式1.01365=37.8和0.99365=0.03為基礎(chǔ)進(jìn)行變式，探究人的成長依據(jù)網(wǎng)紅公式的計(jì)算方式，多久能達(dá)到夢(mèng)想的高度。

筆者通過子項(xiàng)目一幫助學(xué)生復(fù)習(xí)for循環(huán)，并設(shè)立條件，引入while循環(huán)的使用。問題如下：假設(shè)現(xiàn)有一張白紙的厚度大約是0.1毫米，對(duì)折一次，厚度變?yōu)?.2毫米，再對(duì)折一次，厚度變?yōu)?.4毫米……每對(duì)折一次，其厚度均變?yōu)閷?duì)折前的2倍。假設(shè)這張紙有足夠大，可對(duì)折任意次，那么把它折疊20次，求出折疊20次后的厚度h（米）。學(xué)生利用Python中for循環(huán)的語法結(jié)構(gòu)求出厚度后，教師再提出疑問：折疊多少次，紙的厚度能超過珠穆朗瑪峰的高程？學(xué)生已有的知識(shí)無法解決該問題，因此筆者自然引入新的知識(shí)要點(diǎn)——while循環(huán)語句的語法結(jié)構(gòu)，學(xué)生獲得新知后再進(jìn)一步解決項(xiàng)目問題。

項(xiàng)目中設(shè)立對(duì)立的條件讓學(xué)生思考新舊知識(shí)的聯(lián)系與異同，同時(shí)擴(kuò)充生活中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)一步感受利用編程語句解決實(shí)際生活問題的過程，初步融入信息技術(shù)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

● 總結(jié)提煉，突破編程語言難點(diǎn)

本節(jié)課中，通過子項(xiàng)目一突破了區(qū)分計(jì)數(shù)循環(huán)和條件循環(huán)的不同之處，學(xué)生對(duì)兩種循環(huán)的使用及程序編寫有了一定認(rèn)知，但仍停留于教師引導(dǎo)下的被動(dòng)思維與被動(dòng)的程序編寫。如何更好地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用新知解決新的問題，從而實(shí)現(xiàn)新知識(shí)的遷移？項(xiàng)目案例的設(shè)計(jì)需要提升難度，同時(shí)又要與子項(xiàng)目一的思維方式有一定的聯(lián)系，在聯(lián)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的思維遷移，強(qiáng)化編程語言的難點(diǎn)內(nèi)容。

基于此，本節(jié)課中引入了子項(xiàng)目二“別小看0.01的作用”。該項(xiàng)目中以網(wǎng)絡(luò)中的雞湯公式1.01365=37.8和0.99365=0.03為基礎(chǔ)進(jìn)行變式，把學(xué)生分成100組和0.01組，分別利用Python程序去探究，按照網(wǎng)絡(luò)中的雞湯公式的計(jì)算方法：如果你每天比原來多做一點(diǎn)點(diǎn)（+0.01），每天以原來的1.01倍成長，多久之后，你就達(dá)到你原來水平的100倍？（100組研究內(nèi)容）如果你每天比原來少做一點(diǎn)點(diǎn)（-0.01），每天以原來的0.99倍成長，多久之后，你達(dá)到了原來水平的0.01？（0.01組研究內(nèi)容）

筆者與學(xué)生共同總結(jié)提煉出了項(xiàng)目中的核心要素：①判斷循環(huán)執(zhí)行的條件是什么？②重復(fù)執(zhí)行的語句又是什么？學(xué)生在新知學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步思考如何將新知進(jìn)行遷移，融合新知難點(diǎn)，解決新項(xiàng)目中的相關(guān)問題。例如，100組要解決如何通過Python語句實(shí)現(xiàn)“達(dá)到原來水平的100倍”“每天以原來的1.01倍成長”“天數(shù)增加”？0.01組要解決如何通過Python語句實(shí)現(xiàn)“達(dá)到原來水平的0.01”“每天以原來的0.99倍成長”“天數(shù)增加”？看似兩組內(nèi)容相似，其實(shí)不然。對(duì)比兩組程序語句，學(xué)生要思考增長與負(fù)增長對(duì)應(yīng)的編程語句和運(yùn)算符號(hào)的正確使用，需要在總結(jié)中合理遷移，突破編程語言難點(diǎn)。

● 融合升華，拓展學(xué)生計(jì)算思維

Python編程語言的使用能幫助學(xué)生更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算，但在計(jì)算的過程中，需要學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行論證，辨別數(shù)據(jù)的真?zhèn)危@也是學(xué)生計(jì)算思維的體現(xiàn)。本節(jié)課中，在學(xué)生解決子項(xiàng)目二的基礎(chǔ)上，教師結(jié)合100組和0.01組的編程語句，升華提煉，優(yōu)化成一個(gè)小程序，讓學(xué)生輸入每天努力或退步的因素以及夢(mèng)想達(dá)到的倍數(shù)，程序系統(tǒng)給出答案：多少天后能達(dá)到夢(mèng)想的高度。讓學(xué)生測試運(yùn)行程序，同時(shí)讓學(xué)生思考：人的努力或成長用這種計(jì)算方式是否可行？學(xué)生通過測試發(fā)現(xiàn)，指數(shù)級(jí)別的成長速度是不可取的。網(wǎng)絡(luò)中的雞湯公式只能是表面上的激勵(lì)，通過程序語句深思推敲后，可能就會(huì)漏洞百出。教師給出案例，讓學(xué)生進(jìn)一步思考：1.01365=37.8，1.02365=1377.4和0.01*365=3.65，0.02*365=7.3兩組計(jì)算方式，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)計(jì)算的方式不一樣，編寫程序的算法不一樣，得到的結(jié)果往往是千差萬別的。當(dāng)然，不論是累乘指數(shù)級(jí)的上升還是累加一點(diǎn)一滴的進(jìn)步，它都是人不斷進(jìn)步、積少成多的綜合體現(xiàn)。

筆者設(shè)計(jì)子項(xiàng)目二的目的，不僅是讓學(xué)生掌握while循環(huán)的基本使用，更是讓學(xué)生體驗(yàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的魅力。每天積累一點(diǎn)點(diǎn)，日積月累，就能有不一樣的收獲，這是人生的閱歷，也是循環(huán)帶給學(xué)生的啟示。編程不僅是更好地實(shí)現(xiàn)計(jì)算，更要注重算法的設(shè)計(jì)以及算法在實(shí)際生活中的真實(shí)運(yùn)用，這也是信息技術(shù)核心素養(yǎng)的體現(xiàn)。

本節(jié)課是基于循環(huán)結(jié)構(gòu)課例的嘗試，通過優(yōu)化課本中的項(xiàng)目案例幫助學(xué)生更好地感受Python編程語句中循環(huán)的意義及使用方法，同時(shí)希望通過案例的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，進(jìn)一步幫助學(xué)生感受發(fā)掘生活數(shù)據(jù)的魅力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)。在信息技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目案例帶領(lǐng)學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，主動(dòng)地對(duì)知識(shí)進(jìn)行深入挖掘，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考。項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)要結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知能力，合理制訂學(xué)習(xí)目標(biāo)，合理設(shè)計(jì)每個(gè)項(xiàng)目的意義，確保項(xiàng)目內(nèi)容的趣味性和深刻性，讓學(xué)生掌握知識(shí)內(nèi)涵，使其能夠自主學(xué)習(xí)，提升計(jì)算思維能力。