“循環結構”教學設計

摘 要 Visual Basic程序設計針對非計算機專業開設，本文介紹了課程的一次教學設計，以任務為動力，逐步深入，從表面到問題實質，從基礎知識到編程能力培養，重點強調算法設計時計算機思維方式的培養。設計時突出了教學對象的針對性。

關鍵詞 Visual Basic程序設計 非計算機專業 算法 計算機思維

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

\"Loop Structure\" Instructional Design

——A Case Study of Visual Basic Programming

WU Xiaoqing

（College of Information Science Technology， Hai'nan University， Haikou， Hai'nan 570228）

Abstract Visual Basic program design opened for the non-computer professional， this article describes a teaching curriculum design， task force， and gradually deepening from the surface to the real problem， from the basics to programming ability， with emphasis on computer algorithm design thinking when culture. Designed to highlight the relevance of teaching objects.

Key words Visual Basic Programming； non-computer professional； algorithm； computational thinking

1 背景

Visual Basic程序設計在筆者所在的學校是面向非計算機理工科專業學生所開設的計算機基礎課。學習本課程目的是掌握程序設計的基礎知識和基本方法，使用計算機編程來解決本專業或其他方面的問題，為將來更好地使用計算機打好基礎。本次教學設計之前，已經講過了控制結構中的順序結構和分支結構，此次課主要介紹循環結構。循環結構是結構化程序設計中重要的一種結構，可以重復執行某些操作，充分發揮計算機的效能。對初學者來說，循環結構更難理解。所以，要對學生逐步引導，使其掌握循環結構的要素以及設計程序時要注意的問題，讓其能正確地寫出基本的程序。另外，我們會在講基本編程的同時，融入一些計算機的概念，學計算機不只是學習一些編程語言。

2 教學目標

本次課的教學目標是：（1）理解什么是循環結構；（2）學會將實際問題重復部分用循環結構來實現；（3）掌握循環結構的基本要素及編程方法。

循環結構的基本要素是本次課的重點；將實際問題重復部分用循環結構來實現是難點。

3 教學方法及過程

教學以具體問題為驅動，結合舉例，逐層深入，以達到激發學生的學習興趣，培養其思考、分析和解決問題的能力。講授過程分以下幾個步驟：

3.1 提出問題

展示已經打印的楊輝三角形，見圖 1，這種圖形化的展示容易將學生引入正題。采用順序結構和分支結構，編寫的程序不能在運行時改變打印的行數，引出本次課的主題-循環結構。

圖1 打印楊輝三角形

3.2 建立對循環結構的初步認識

用一個簡單的例子說明循環結構程序的寫法。先舉求從1加到100的累加和的例子，這個例子學生早有所聞，相對容易寫出，學生不會感到困難，同時獲得了對循環結構的初步認識，引出“重復執行某段代碼”這一基本特點，這是循環結構的形式上的特點，也是學生對循環結構的表面認識，主要代碼如下：

Do while I<=100 '循環條件

s = s + I '重復執行的代碼， s：存放累加和，I：累加的數

loop

3.3 舉實例說明循環結構用法

以“迭代法求 近似值”為例，說明只采用采用順序結構和分支結構，實現起來相當困難，而采用循環結構，設定好近似標準讓計算機去做這件事情，則非常高效。代碼如下：（近似公式：=1++…，最后一項的值小于10-6 為止）

Do While Abs（t） > 0.000001 '循環條件

sign = sign * （-1） '循環體開始

t = sign / （2 * n + 1） ' n：用于產生分母，sign：符號位，相鄰項之間符號相反

s = s + t 's：累加和，t： 用于累加的通項

n = n + 1 '循環體結束

Loop

這個例子讓學生對循環結構有了進一步的認識。

3.4 總結出循環結構的的基本要素及優點

在上述兩個例子基礎上，分析并歸納出循環結構的三個基本要素（循環變量、循環體和循環終止條件），并解釋計算機為什么能做到這一點（因為對于非計算機專業的學生，他們沒有多少計算機專業課知識），循環結構其實可看作是這兩種語句的組合：一個條件判斷語句和一個向回轉向語句。在此基礎上，總結出循環結構的優點：減少源程序代碼重復書寫工作量，重復執行某段算法，讓非計算機專業的學生對循環結構有了更進一步的認識。

3.5 進一步的舉例

舉十進制到二進制數的轉換，為全班同學的成績根據平均分進行“優”、“良”、“中”、“及格”和“不及格”分級，通過這些實例，讓同學分析和解決此類問題的能力有所提高。

3.6 結合開始的舉例，進行總結

通過對圖1的輸出結果分析，發現每行元素個數與行號一致，除第1、2行元素外，其余各行兩邊元素均為“1”，中間元素是其上一行斜上方兩元素之和。求出各個元素之后，再用循環將元素輸出。用循環結構實現這種有規律的問題求解很合適。程序代碼如下：

For i = 1 To n – 1 '產生數組各元素，n為行數

a（i， 0） = 1： a（i， i） = 1 '兩邊元素賦值

For j = 1 To i - 1

a（i， j） = a（i - 1， j - 1） + a（i - 1， j） '中間元素計算

Next j

Next i

For i = 0 To n – 1 '按圖形輸出結果

Picture1.Print Tab（15 - 2 * i）；

For j = 0 To n - 1

Picture1.Print Spc（3 - Len（Str（a（i， j））））； a（i， j）；

Next j

Picture1.Print

Next i

編寫的代碼解決了本次課一開始提出的問題，讓學生有一種成就感。在此例基礎上，改變輸出行數，改變圖形的輸出形狀，讓同學體會循環結構的奇妙，只要總結出求解問題的規律，循環結構就能解決復雜的問題，這正是計算機的強大所在。

4 教學總結

（1）教學過程由淺入深，符合學習規律。Visual Basic程序設計這門課的一個班的班級人數較多，教學主要是老師教授，這樣，教學設計對于提高學生學習興趣，保證教學質量尤為重要。本次教學設計，先給出楊輝三角形的圖形顯示，提起同學對本次課的興趣。接著，舉了求累加的例子獲得對循環結構的感性認識，總結了循環結構的三要素及其優點。進一步，舉了迭代求圓周率的近似值，讓同學對循環結構的用法認識更進一步，最后回到一開始所提的打印楊輝三角形問題，使所學的知識進一步鞏固。

（2）設計教學實例考慮教學了對象。設計的實例有簡單的求累加和，也有讓同學體會循環體變量有規律變化的迭代法求圓周率，此例中，有符號位、通項、累加和這三個變量在變化。在打印楊輝三角形中，融合了數組的使用，讓同學對計算機的特點認識提高。

（3）注意對學生計算機思維方式的培養。非計算機專業的理工科學生，雖然思維方式比較嚴謹，但由于接觸計算機專業知識不多，特別是大一學生，有的還帶有中學階段的思維方式，應該提醒他們注意，數學等式和計算機語言中常見的賦值語句（比如x = x+1）之間的區別，賦值語句的左右兩端是不一樣的，兩邊不能互換位置。另外，由淺入深地對學生講述了計算機語言中編程的方方面面，由簡單變量到數組，特別是二維數組與矩陣的關聯。告訴同學，變量名就類似于倉庫的編號，變量值類似于倉庫實際存放的東西，數組是連續存放的一組變量，把二位數組想象成一張表，讓同學在學習中不會覺得很抽象。

（4）注重學生對講授內容的反應。非計算機專業理工科學生，雖然思維比較嚴謹，但也存在學生水平參差不齊的情況，有的學生對于計算機學習感到較難。授課時，盡量使用易懂的方式讓同學理解所講內容，比如有學生提出，不太明白寫程序的順序，我們講，計算機程序類似于我們所實際生活中做事情，比如，我們的一學期的流程：報到-學習-考試，編程序也一樣，一般，放在后面執行的語句需要前面的語句執行的結果，這就是順序。

（5）盡量采用平實的課堂語言。計算機語言，體現計算機思維，有的內容很抽象，比如一個變量，不直接講 x就是一個變量，變量是存放我們寫程序時要存放的數據的，它有名字和其實，它的名字和同學們的名字功能是一樣的，同學的名字是讓人叫的，變量的名字是在編程序時讓人“叫”的，計算機不像我們人這樣具有高度智能，所以，計算機變量不能有重名的。這樣，同學會感到，計算機思維也不那么抽象了。

總之，在給非計算機專業理工科學生講授Visual Basic語言時，進行了一定的嘗試，在實例選取、教學語言和對學生的反應方面體現出基礎課的特色，為學生進一步學習計算機以及在專業中使用計算機打下良好的基礎。

基金項目：省自然科學基金（編號613159）

參考文獻

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[4] 唐大仕.“遞歸算法”微課教學設計——以“文科計算機基礎（下）”為例.計算機教育，2013.9.