讓程序設計學習變得輕松有趣

摘要：本文針對高中階段目前普遍存在的“算法與程序設計”模塊難教難學的現象，結合普通高中信息技術新課程標準的要求，闡述了“易學、樂學、巧學、悟學”的教學策略。同時用具體的案例說明了“算法與程序設計”模塊的教學對實現信息技術課程核心價值、促進學生思維發展的作用。

關鍵詞：信息技術；算法；程序設計；教學策略

“算法與程序設計”模塊是普通高中信息技術課程的重要選修模塊之一，是普通高中信息技術課程發展過程中積淀的精華。在這一模塊中，對算法的體驗和設計算法解決簡單問題應是教學的第一重點。祝智庭教授認為，學生在學習普通高中信息技術課程的過程中，批判性思維、算法思維和創新思維是三種“實用思維”。通過“算法和程序設計”這一模塊的學習，學生不僅能掌握算法與程序設計的一般知識和技能，而且還能讓“算法思維”和“創新思維”得到有針對性的培養和訓練，從而促使其進一步發展，讓學生逐步形成“像計算機科學家一樣思考問題”的能力。

可是，目前普遍的現象是算法與程序設計模塊教學讓很多老師感到頭疼。學生通常也認為這部分內容枯燥而乏味，所以一些地方選修這一模塊的人數比較少。如何化解學生對這一模塊學習的畏懼心理呢？

我根據利用Pascal語言開展算法與程序設計教學的過程和經驗，總結了“易學、樂學、巧學、悟學”的教學策略，這一策略的實施，取得了較為良好的效果。

● 易學：突出算法體驗，降低入門難度

在進入程序設計這個單元的學習之前，絕大部分學生對程序設計和Pascal語言一無所知，甚至會覺得程序設計很枯燥很難。學生的學習產生困難的原因之一是對課程不了解，認為程序設計非常深奧，難以理解。因此，在這一模塊的第一節課，我并沒有直接與學生討論程序設計的問題，而是通過一些有趣的，與信息技術和學習內容相關的故事或事例來吸引學生的注意力，然后通過一些簡單的例子，讓學生體驗“通過設計程序解決問題”的過程。例如問題：甲、乙、丙三人共有24元錢，先由甲分錢給乙、丙兩人，所分給的數與各人已有數相同；接著由乙分給甲、丙，分法同前；再由丙分錢給甲、乙，分法亦同前。經上述三次分錢之后，每個人的錢數恰好一樣多。求原先各人的錢數分別是多少？

這個問題有一定的趣味性，而且對高中學生來說不難理解，學生通常都能夠通過“逆推”的方法得出結果。這個“逆推”的過程就是解決問題的“算法”，把“逆推”過程中的公式寫成表達式的形式，加上程序首部的變量說明就是一個完整的程序。

在我的教學設計中，這節課的重點是讓學生體驗計算機解決問題的過程，了解計算機解決問題的算法，而不是讓學生掌握程序設計語言的語句和語法。所以，我把事先寫好的程序通過網絡發送給所有學生，并且告訴學生運行程序的方法，讓學生直接運行程序。當學生在計算機上看到這段程序運行結果時，欣喜之情溢于言表，學生覺得“設計程序解決問題”原來就這么簡單！通過這樣的課，學生認識了程序，體驗了程序設計的過程，看到了程序運行的結果。這樣的課堂上，學生體驗到的是在進行思維訓練，而不是去堆積枯燥的代碼，逐漸消除了畏難情緒，對后續的學習充滿了期待。

把算法的體驗和設計作為課程的重點，不僅有利于降低學生的學習難度，同時也能使學生的“算法思維”得到進一步的訓練和培養，讓學生在解決問題的過程中能夠主動、合理地設計算法，尋求解決問題的最佳途徑，讓學生的“深層次信息素養”得到提升，逐步形成“像計算機科學家一樣思考”的能力，這也正是信息技術課程的核心價值。

● 樂學：分解復雜問題，培養學生興趣

我們都知道，當學生對所學的內容產生興趣時，就會從內心發出向往和強烈的求知欲望，產生積極、主動的學習動機。培養學生的興趣，除了引用趣味性的案例，還可以在教學過程中加以引導。在教學過程中，通過巧妙地設置層層遞進的問題，引導學生自主學習，讓學生在不斷突破“障礙”的過程中感受學習的快樂，使學生在興趣的“驅使”下，對程序設計樂此不彼。例如，在“循環結構”的學習過程中，我在兩課時的內容之間給學生設置“障礙”。第一課時，我提問：在屏幕上畫一個由10個圈圈組成的圖形。課堂伊始我便把在屏幕上畫一個圓的程序交給學生，此時學生很快就能猜到Circle函數中各個參數的含義，在他們進一步了解了屏幕分辨率與像素點的分布后，基本上都能使用手工修改圓心坐標或半徑的方式完成這個任務。圖1為學生編程繪制的作品。

雖然學生采用的是“手動畫圓”的辦法，但從學生畫圓的結果來看，學生不僅畫出了圓，而且對于圓的大小和位置做了精心的設計，當我展示這些由“圈圈”組成的美麗圖案時，學生發出了驚嘆。由此可以看出，學生在程序設計的過程中不僅理解了相關的知識，還融入了自己的創意，這樣的學習過程顯然是饒有趣味的。

到了第二課時，我提出這樣的問題：畫一個由100個圓組成的圖形怎么畫？當學生認為過程實在是太繁瑣而面露難色時，我告訴學生：“凡是重復性的工作，計算機一般都會有解決的辦法，重復就是循環。”我接著展示了用循環語句畫10個同心圓的程序，學生看懂程序后馬上會說：“老師，別說100個圓，1000個、10000個都沒有問題！”

“老師，如何同時改變圓心坐標和半徑呢？”有學生提出了這個問題。結合學生學過的解析幾何知識，一個通過循環變量計算圓心坐標和半徑的表達式很容易就得出來了。圖2為學生作品。

我在處理“循環結構”這一部分內容時，沒有讓學生一步到位達成最終的學習目標，因為學生的接受能力存在困難。我將學習目標分成兩個，讓學生在獲得成功、產生學習成就感之時學習興趣得以激發。

創新思維通常以靈活性、獨創性、流暢性、細致性或發散思維為特征。在這兩節課的學習過程中，學生通過解決“畫圈圈”這一問題，不僅學習了Pascal語言中函數、表達式、循環結構等知識，還借助解析幾何的知識，發揮了學習的主動性，得到了具有創造性的學習結果。

算法的多樣性、程序設計的靈活性，為學生進行獨創性的思維活動、編寫個性化的程序提供了有效的平臺，也為發展他們的創新思維創設了條件。事實證明，我們只要教會學生必要的程序設計知識，學生就能編寫出很多個性化的程序。這個新想法、新程序不斷涌現的過程，就是學生積極思考，創新求異的過程。

● 巧學：構建課程體系，化解學習困難

對于算法與程序設計這一模塊，我沒有照搬教材，而是利用eClass網絡教學平臺，根據學生的特點，對教材進行了二次處理，構建了自己的“網上教室”。在我的算法與程序設計網上教室中有學習范例、學習資源、交流空間和評價工具。學生的學習主要通過參考范例、研究資源、相互交流完成，學生利用評價工具提交作業。教師對作業進行及時的批改、展示和點評，學生也可以相互鑒賞，互相點評。

圖3是“畫圈圈”學習內容的一部分。在我的“網上教室”中，“程序設計”這部分的內容與現行教材完全不同。沒有傳統教材中，先介紹數據類型、命令和函數，再介紹語法、算法的知識呈現順序，而是以問題為核心，以解決問題的思想方法為主線，以解決問題的過程為載體，讓學生在活動的過程中學習算法與程序設計的相關知識。

例如，在“畫圈圈”這一例子中，除了給出的范例之外，在“網上教室”的學習內容中還提供了相關的資源鏈接，學生可以通過閱讀、研究這些資源來學習相關的知識（而不是通過教師的說教或講解）。

命令、函數和語法都是“死”的，解決問題的“思想”和算法卻是活的。應該讓學生從閱讀程序、理解算法入手，嘗試修改程序，進而解決問題。這樣的學習過程，沒有“滿堂灌”的講解，教師只需對關鍵的內容稍作說明；學生也不用面對大量枯燥的文字，只要帶著問題有針對性地閱讀，在“網上教室”的學習過程中，我常常能夠感受到學生愉悅的心情和思想的火花。

● 悟學：及時因勢利導，提升情感體驗

根據課程目標的要求，我們的教學不僅要讓學生掌握一定的知識和技能，體驗解決問題的過程和方法，培養和發展學生的思維能力，同時還要讓學生獲得愉快的情感體驗，形成科學的態度，養成正確的價值觀。

在學習程序設計課程的起步階段，學生還是碰到不少困難。由于是初次接觸Pascal語言，沒有編寫程序的經驗，所以學生會被各種簡單的錯誤所困擾，如保留字拼寫錯誤、用了中文標點、漏了分號和冒號等。但是當學生一個一個改正錯誤，直到程序能夠正常運行的時候，他們感到開心極了。

學生編寫的程序，往往含有比較多的邏輯錯誤。對于其中比較典型的錯誤，教師可以挑選出來，引導學生一起糾正。但是如果對所有的錯誤教師都要一一糾正，不僅占用太多時間而且很不必要。教師可以要求學生將編寫的程序輸入到計算機，進行上機調試。對于語法上的錯誤，教師可以幫助解決；對于邏輯上的錯誤，如得到了不正確的結果，應該讓學生獨立分析、修正、改進程序。

對于程序設計的學習，學生的收獲并不僅僅在知識和技能上。幫助學生從程序設計的學習過程中總結出學習的規律，提煉出人生的感悟，進而把這些收獲遷移到其他學科的學習，甚至影響其一生。學生走出了我們的教室，即使忘記了所學的語句或程序，忘記了程序設計的方法，但能夠留下比這些更為寶貴的精神財富，這也許就是新課程所追求的第三維目標吧。

恰當地處理課程的內容，采用有效的策略激發學生的興趣，引導學生自主學習，并對學生的學習過程作出及時準確的評價，這樣可以使我們的課程得到順利的實施。