高中信息技術課堂C2B教學模式在算法與程序設計教學中的實踐與研究

摘要：信息技術學科是一門涉及軟件門類非常廣泛、實踐性很強的課程，無論是office軟件的應用還是多媒體的平面設計、動畫設計、聲音、視頻編輯，或是Visual Basic的程序設計與算法等，這些軟件在教學過程中都需要借助于電腦才能完成，但是由于考試的方式是要求在紙質卷面上完成的，并沒有電腦可以使用，這就要求考生在考試時能做到面前沒有電腦而心中有電腦，讓平時在電腦CPU中運算的過程變成在自己“大腦”中運算。要想在考試的時候做到心中有電腦就必須要求教師平時的教學模式就是培養學生心中有電腦的模式，而這種模式，我們就稱之為“C2B（Computer to Brains）教學模式”。

關鍵詞：高中信息技術;C2B教學模式;新高考;算法與程序設計;研究實踐

一、 問題提出

在新高考之前高中信息技術學業水平考試是采用上機考試形式。

新高考之后高中信息技術學業水平考試及高考選考是采用紙筆測試方式。

從近幾年信息技術考試及教學所涉及的軟件來看，不管其版本如何變化，這些軟件都是需要在電腦上安裝運行的，而新高考之后，考試的方式采用紙筆測試方式，這就要求考生在沒有電腦的情況下能夠推算出軟件運行的結果或者運行的過程，這就需要學生具備較強的計算思維、解決問題的思維和意識、知識建構和創新能力，同時也對教師的教學模式提出了挑戰，新高考需要教師創設一種新的教學模式，這種教學模式要能夠用人腦模擬出電腦程序運行的過程和運算結果，以此培養學生的計算思維，提高學生的學業水平，提升學生的信息技術核心素養，我們把這種教學模式稱之為“C2B（Computer to Brains）教學模式”。

二、 總體設計與實施

面對學業水平考試與“7選3”考試模式的改革，在機房人手一機的上機實踐課已經迫切需要進行變革，我技術組在課題組長的帶領下，進行了“C2B（Computer to Brains）”教學模式的研究與設計，主要方法是從《信息技術基礎》《多媒體技術應用》《算法與程序設計》三本浙江教育出版社出版的教材中提取適合于“C2B（Computer to Brains）”教學的知識點，結合《浙江考試》和《浙江省普通高中學業水平考試暨高考選考科目考試標準-信息技術》的知識掌握程度與要求，分類、分層設計“C2B（Computer to Brains）”的教學模式與學習模式。

三、 基于《算法與程序設計》的設計與實踐

《算法與程序設計》一書中主要的知識點有：枚舉算法;解析算法;排序算法;查找算法;遞歸算法等。相關軟件為：Visual Basic。

（一） 從“電腦（C）”到“人腦（B）”

1. 讀程序求答案

在上機考試時，這類題目可以將程序代碼貼到command的click（）事件中，就可以直接得到結果，有這樣一個上機考試題如考題10所示。

考題10：有如下VB程序段：

Dim a（1 To 5） AsInteger，i As Integer，c As Integer

a（1）=2：a（2）=1：a（3）=3：a（4）=4：a（5）=5

c=0

For i=3 To 5

If a（i-2）+a（i-1）=a（i）Then c=c+1

Next i

Text1.Text =Str（c）

該程序段運行后，文本框Textl中顯示的內容是

A. 1B. 2C. 3D. 4

在Visual Basic中運行后，得出結果為2，答案是：B。

但是，如果這個考題是紙筆考試的題目，并沒有電腦和Visual Basic程序可以運行，那么，就需要運用心中的電腦，啟動“C2B（Computer to Brains）”模式進行求解。

考題10解答：從程序中可以得知，i是循環變量，從3到5循環3次

當i=3的時候，如果a（3-2）+a（3-1）=a（3）那么c=c+1

代入：2+1=3那么c=0+1=1

當i=4的時候，如果a（4-2）+a（4-1）=a（4）那么c=c+1

代入：1+3=4那么c=1+1=2

當i=5的時候，如果a（5-2）+a（5-1）=a（5）那么c=c+1

代入：3+4=5不成立，那么c=c+1不執行

退出循環，Text1.Text=2答案是：B

2. 推原理求答案

在紙筆考試中，需要從原理出發，比如對分查找一個數剩下的區間長度是多少，有這樣一個紙筆考試題如考題11所示。

考題11：已知單調函數f（x）在[0，1]區間存在一個x0，使f（x0）=0。現用對分查找法搜索x0的值，開始搜索區間為[0，1]，若經過10次對分查找后還需繼續搜索，則第11次搜索區間的長度為（）

A . 12

B. 110

C. 1102

D. 1210

考題11解答：對分查找的原理是在n個有序的數據中查找key，若通過第1次比較尚未找到key，剩下需要繼續查找的數據個數不會超過n2，通過2次比較尚未找到key，剩下的數據個數不超過n22，通過第k次比較，若還未找到key時，剩下需要繼續查找的范圍內的數據個數不超過n2k。因此，本題若經過10次對分查找后還需繼續搜索，則第11次搜索區間的長度為1210。答案是：D。

（二） 從“現象”看“本質”

在紙筆考試過程中，要從原理出現，抓住典型算法的程序實現代碼特點，但是又不能被現象所迷惑，要透過程序現象看到算法本質。

現有紙筆考試題如考題12所示，這是屬于冒泡排序還是選擇排序呢？

考題12：有如下程序段：

For i=1 To 2

For j=5 To i+1 Step-1

If a（j）>a（i）Then

t=a（j）：a（j）=a（i）：a（i）=t

End If

Next j

Next i

數組元素a（1）到a（5）的值依次為“33，24，45，16，77”，經過該程序段“加工”后，數組元素a（1）到a（5）的值依次為

A. 77，45，33，16，24

B. 77，33，45，16，24

C. 77，24，45，16，33

D. 77，45，33，24，16

考題12答題：從程序結構來看，這比較像是冒泡排序，“For i=1 To 2”那就是循環2次，進行了2次的排序，如果按冒泡排序2次來推理，答案是：D。但是，看程序“If a（j）>a（i）Then”那是a（j）和a（i）進行比較，當i=1的時候，j從5到2循環4次，每次都是和a（1）進行比較，如果a（j）>a（i）那么就交換，從右邊開始，依次和第1個數進行比較，如果大于第1個數，那么就交換，而冒泡排序則是a（j）和a（j-1）相鄰的兩個數字進行兩兩比較。這樣看來，這是屬于選擇排序的原理，如果按選擇排序進行2次排序的話，那么正確答案是：A。

所以，我們在學習中除了要認清程序結構的特征，還必須要知道算法的原理，做到看程序代碼的同時，心中有一組對應的數據在運行著。

四、 研究成效與結論

“C2B（Computer to Brains）”教學模式通過一年的研究設計與實踐操作之后，取得了顯著的成效，主要表現如下。

（一） 形成了系列“C2B（Computer to Brains）”教與學模式

通過一年的研究與實踐，取得的成果是：形成了系列“C2B（Computer to Brains）”教學模式，在“C2B（Computer to Brains）”教學模式指導下的信息技術教學逐步形成了學生的“C2B（Computer to Brains）”學習模式。

（二） 提高了考試成績

1. 考試成績平均分最高

在7門學科中，考試的平均分最高，如表1所示：

2.考試成績高分段最多

在7門學科中，考試的高分段最多，如表2所示：

（三）提升了學科核心素養

“C2B（Computer to Brains）”教學模式的特點：面前沒有電腦，心中自有電腦，紙上是靜態的程序，心中有動態的運行，透過程序現象，抓住算法本質，研究圖文表象，推理媒體運行，眼前運筆方寸，心中自有乾坤。同時教師在教學中時常以自己獨立創新的教學意識、行為、方法及能力，去潛移默化地影響、感染和帶動學生創新思維能力的形成和發展。在學科教學中逐步地形成了學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任等，逐步地提升了學科的核心素養。

參考文獻：

[1]陶增樂.信息技術基礎[M].杭州：浙江教育出版社，2012.

[2]陶增樂.多媒體技術應用[M].杭州：浙江教育出版社，2012.

作者簡介：

任軍，浙江省杭州市，杭州師范大學附屬中學。