摘 要：算法和程序設(shè)計(jì)的教學(xué)能讓學(xué)生從游戲、聊天、上網(wǎng)沖浪等對計(jì)算機(jī)工具基礎(chǔ)功能的認(rèn)識轉(zhuǎn)變到計(jì)算機(jī)科學(xué)應(yīng)用的高度上來。本文針對高中信息技術(shù)課標(biāo)第三章——算法和程序設(shè)計(jì)的教學(xué)為例，探討如何通過設(shè)置引人入勝的教學(xué)活動來提升學(xué)生的計(jì)算思維等核心素養(yǎng)，進(jìn)而有效提升高中生程序與算法設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù);第三章;課標(biāo);教學(xué)方法

一、高中信息技術(shù)課標(biāo)第三章的教學(xué)意義

高中階段在《信息技術(shù)必修1-數(shù)據(jù)與計(jì)算》的第三章設(shè)置了算法和程序設(shè)計(jì)章節(jié)，主要是讓學(xué)生了解算法及其基本控制結(jié)構(gòu)，認(rèn)識程序、程序設(shè)計(jì)語言，并掌握簡單數(shù)值數(shù)據(jù)算法與批量數(shù)據(jù)算法的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)前，人類社會對信息技術(shù)越來越依賴，計(jì)算機(jī)科學(xué)也顯得越來越重要。如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)方面的能力，已經(jīng)成為國內(nèi)外計(jì)算機(jī)科學(xué)界和教育界關(guān)注的焦點(diǎn)。高中信息技術(shù)課標(biāo)第三章——算法和程序的教學(xué)對學(xué)生的全面發(fā)展具有重要意義。

（一）算法和程序設(shè)計(jì)教學(xué)帶領(lǐng)高中生走進(jìn)信息科學(xué)的殿堂，進(jìn)一步拓展了學(xué)生的知識面。例如在學(xué)生學(xué)習(xí)語言時，教師需要講解信息的二進(jìn)制表示，通過還需要對字符中的ASCII碼進(jìn)行講解，使得學(xué)生能夠充分理解計(jì)算機(jī)數(shù)字運(yùn)用與信息處理之間的關(guān)系。教師還可以借助學(xué)生熟悉的鐘表表盤上的羅馬數(shù)字來拓寬學(xué)生的知識面，如羅馬數(shù)字L表示50，I表示1等。

（二）培養(yǎng)高中生自主學(xué)習(xí)、解決問題與探索的能力。在算法和程序設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生要分析教師給出的問題，并運(yùn)用自己的智慧來分析教師給出的問題，找尋一種解決問題的算法，最后編寫出計(jì)算機(jī)程序。例如猴子吃桃，猴子每天吃的數(shù)量是桃子樹上桃子數(shù)量的一半再多兩個，到第9天，桃子的數(shù)量變?yōu)?，求出第一天樹上桃子的數(shù)量。學(xué)生要首先分析第7天、第8天樹上桃子的數(shù)量，并找出后面三天桃子數(shù)量的規(guī)律，找出遞推公式，進(jìn)而設(shè)計(jì)出算法。通過算法和程序設(shè)計(jì)，學(xué)生就掌握將復(fù)雜問題簡單化的方法，學(xué)會找出方法與規(guī)律，從問題中提煉出數(shù)學(xué)模型，編寫程序、設(shè)計(jì)算法，過程中也要求學(xué)生要有探索精神與自學(xué)能力，這就是計(jì)算機(jī)思維最重要的能力。

（三）培養(yǎng)高中生細(xì)心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鍪铝?xí)慣。算法的設(shè)計(jì)要求非常準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)，而在程序代碼輸入的過程中，出現(xiàn)一個代碼的錯誤，就會讓整個程序無法運(yùn)行，需要通過不斷完善與調(diào)試才能找出錯誤，得到最終正確的結(jié)果。過程中就培養(yǎng)了學(xué)生有條不絮、耐心、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的做事習(xí)慣，這對學(xué)生的發(fā)展與終身教育均具有促進(jìn)作用。

（四）培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力。計(jì)算思維能力的培養(yǎng)體現(xiàn)在程序設(shè)計(jì)與算法教學(xué)的全過程中，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力，其主要目的是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。現(xiàn)如今，各個學(xué)科的發(fā)展對計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的依賴性越來越高，要求學(xué)生必須具備計(jì)算思維，這與程序設(shè)計(jì)與算法課程的培養(yǎng)目的不謀而合。

二、高中信息技術(shù)課標(biāo)第三章模塊內(nèi)容解析

高中階段信息技術(shù)課標(biāo)第三章“算法和程序設(shè)計(jì)”模塊包括“程序基礎(chǔ)”“程序設(shè)計(jì)語言”“計(jì)算類問題”以及“程序設(shè)計(jì)”四個部分。

（一）“程序基礎(chǔ)”單元

這一模塊的內(nèi)容主要側(cè)重于程序與算法編寫的基本功學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。這一模塊從日常生活中的“洗衣流程”入手，認(rèn)識算法，并描述“洗滌”算法，分析洗衣流程的控制結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生進(jìn)一步了解算法設(shè)計(jì)和問題分析結(jié)局的關(guān)系。

（二）“程序設(shè)計(jì)語言”單元

本單元內(nèi)容是體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)與相關(guān)算法思維。本單元從程序解決典型的“解決溫標(biāo)轉(zhuǎn)換”問題入手，了解程序的基本控制結(jié)構(gòu)在解決問題中的重要性，力求解決簡單的數(shù)值統(tǒng)計(jì)類問題，讓學(xué)生掌握相關(guān)的算法思維。

（三）“計(jì)算類問題”單元

本單元主要內(nèi)容是計(jì)算類問題、設(shè)計(jì)簡單數(shù)值數(shù)據(jù)算法以及相關(guān)算法思維。本單元從程序、算法解決典型計(jì)算類問題出發(fā)，解決學(xué)生熟悉的數(shù)學(xué)計(jì)算問題——用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率等，了解相關(guān)的算法思維。

（四）“程序設(shè)計(jì)”單元

課程內(nèi)容是設(shè)計(jì)批量數(shù)據(jù)算法和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，要求學(xué)生掌握清單表示法和模塊設(shè)計(jì)法，即學(xué)生需要對面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的基本思想和方法進(jìn)行掌握。在內(nèi)容目標(biāo)上，要掌握表示法和計(jì)算法的能力，要運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法批量計(jì)算平均溫度，要提高程序設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)和解題能力。

三、活動引人入勝——高中信息技術(shù)課標(biāo)第三章教學(xué)方法分析

（一）設(shè)置合理的任務(wù)活動，激發(fā)學(xué)生的積極性

任務(wù)驅(qū)動活動是指借助具體的任務(wù)，讓學(xué)生體驗(yàn)完成任務(wù)的過程，并掌握算法和程序設(shè)計(jì)的基本知識與技能。算法和程序設(shè)計(jì)是一種實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，為了調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升他們的動手積極性，教師在設(shè)置任務(wù)驅(qū)動活動時，要改變以往單一呆板的做法，應(yīng)當(dāng)采取以下幾種引人入勝的活動設(shè)計(jì)方法：

第一，任務(wù)的設(shè)置要具有親和力，要貼近學(xué)生生活。高中生在算法和程序設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)基本上都屬于初學(xué)者。因此，為了避免學(xué)生產(chǎn)生對算法與程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的畏懼心理，教師在算法和程序設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)置上要選擇一些貼近學(xué)生生活的案例，提升算法和程序課程的親切感。例如在“雙分支選擇結(jié)構(gòu)”學(xué)習(xí)中，教師可選擇學(xué)生熟悉的聊天工具——微信的登錄界面作為教學(xué)資源，當(dāng)學(xué)生輸入錯誤的賬號秘密時，程序會彈出“密碼錯誤，請重新輸入”的提示，若學(xué)生輸入的賬號密碼正確，程序就會進(jìn)入登錄成功的窗體，這屬于雙分支選擇結(jié)構(gòu)。學(xué)生看到教師借助Python設(shè)計(jì)方法模擬的QQ登錄程序就會顯得比較感興趣，迫不及待自己親手也做一個，通過實(shí)踐運(yùn)用，使得學(xué)生能夠更好地對雙分支選擇結(jié)構(gòu)的用法和格式進(jìn)行掌握和與運(yùn)用。

第二，設(shè)置引人入勝、生動新穎、設(shè)置有趣的算法和程序設(shè)計(jì)活動。例如在“For循環(huán)結(jié)構(gòu)”講解時，教師可要求學(xué)生畫出80個顏色不同的同心圓，這就調(diào)動了學(xué)生的好奇心，為學(xué)生接下來學(xué)習(xí)與聽講For循環(huán)語句的執(zhí)行過程和格式調(diào)動積極性。最后，教師還可以告訴學(xué)生，掌握Python語言不止可以畫圓形，還可以快速畫出各種形狀、顏色的圖形，通過舉一反三，學(xué)生就能輕松掌握算法和程序設(shè)計(jì)的方法。

第三，任務(wù)活動的設(shè)置要深入淺出、循序漸進(jìn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。高中算法和程序設(shè)計(jì)章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)就是讓學(xué)生從簡單的實(shí)際問題出發(fā)，感受分析問題、設(shè)計(jì)算法并調(diào)試、解決問題的過程。教師應(yīng)當(dāng)先選擇一些容易操作、簡單的算法和程序設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生可以憑借自己的努力來獲得正確的算法與程序。例如在“單分支選擇結(jié)構(gòu)”單元，教師可為學(xué)生設(shè)置“生肖查詢”的語句設(shè)計(jì)任務(wù)。由于有12個生肖，就需要設(shè)置12條IF條件語句，這其實(shí)是讓學(xué)生對IF條件語句進(jìn)行反復(fù)應(yīng)用，最后在程序中輸入出生年份就能查詢到對應(yīng)的生肖。學(xué)生通過自己編寫查詢語句獲取正確的生肖，可讓學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)習(xí)算法和程序設(shè)計(jì)的成就感。

（二）創(chuàng)設(shè)新穎教學(xué)情境，激發(fā)參與熱情

算法與程序設(shè)計(jì)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)從學(xué)生的興趣入手，借助高中生這個年齡段對事物的好奇心，創(chuàng)設(shè)各種趣味性的教學(xué)情境，進(jìn)而為調(diào)動學(xué)生參與程序?qū)W習(xí)的積極性奠定良好基礎(chǔ)。

第一，以小游戲的設(shè)置來創(chuàng)設(shè)游戲情境，寓教于樂。高中信息技術(shù)課標(biāo)的第三章內(nèi)容是比較枯燥乏味的，教師可借助游戲情境，如“農(nóng)夫過河”等簡單的游戲，讓學(xué)生了解算法在解決問題方面具有事半功倍的效果，并且掌握相關(guān)的算法設(shè)計(jì)技能，進(jìn)而取得良好的教學(xué)效果。高中生的年齡段決定了他們對電腦游戲具有深厚的興趣，而電腦游戲又是程序算法設(shè)計(jì)語言開發(fā)出來的。教師可在教學(xué)例題中選擇一些電腦游戲的相關(guān)算法設(shè)計(jì)，讓學(xué)生通過對算法和程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)來設(shè)計(jì)出一些簡單的游戲操作，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)號算法和程序設(shè)計(jì)這門課程的動力。

第二，將視頻作為導(dǎo)入，很吸引人。通過制作當(dāng)前流行的微視頻，教師可以創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境，幫助學(xué)生深入理解算法和程序設(shè)計(jì)。舉例來說，在進(jìn)行經(jīng)典的程序設(shè)計(jì)問題——“韓信點(diǎn)兵”講解時，老師可以先給學(xué)生播放《楚漢傳奇》的相關(guān)視頻，并著重介紹“楚漢爭霸”的故事情節(jié)，引起學(xué)生對韓信點(diǎn)兵歷史故事的好奇和求知欲。老師接著就順勢問：你知道韓信是怎么計(jì)算出這些士兵的人數(shù)的嗎？最終，給學(xué)生解釋算法和程序代碼的問題，讓學(xué)生做一個現(xiàn)代的韓信，這樣學(xué)生能很容易地理解。

第三，借助問題情境設(shè)定懸念，吸引學(xué)生注意力。比如，老師在講授《For循環(huán)語句的嵌套結(jié)構(gòu)》時，會問學(xué)生一個問題：你知道如何破解密碼鎖嗎？并且指導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)一次像電視電影里的黑客一樣破解密碼的經(jīng)歷，這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能使學(xué)生在學(xué)習(xí)算法和程序設(shè)計(jì)這門課程時產(chǎn)生更大的動力，讓學(xué)生更自主地參與到問題的解決過程中來。

（三）優(yōu)化實(shí)踐引導(dǎo)，提升學(xué)生動手能力

計(jì)算與編程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。如果學(xué)生僅僅停留在理論分析上，而沒有參與上機(jī)實(shí)踐，就很難使學(xué)生學(xué)好算法，學(xué)會編程，因此加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐是非常重要的教學(xué)內(nèi)容。實(shí)習(xí)過程中，教師應(yīng)深入了解，兼顧趣味性和實(shí)用性的選擇，安排一些吸引人的實(shí)習(xí)。比如全國青少年信息學(xué)奧林匹克競賽，就是我國目前中學(xué)生算法與程序方面的最高水平的奧林匹克競賽。通過積極鼓勵學(xué)生參與競賽活動，培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生參與競賽并獲得獎項(xiàng)，從而充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使得學(xué)生能夠積極地參與到算法與程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐過程中，進(jìn)而為優(yōu)化自身的實(shí)踐動手能力奠定良好基礎(chǔ)。

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作者簡介：熊城.1976年4月，男，漢族，福建省龍巖市，本科學(xué)歷，從事高中信息技術(shù)教育教學(xué)工作。