深挖教材知識中的算法以落實信息意識的培養

朱國松

摘 要：信息意識的提升依托于教師為學生創設信息情境，提供發現問題、自主解決問題的機會。目前高中信息技術課堂更側重于計算思維的培養，很多時候課堂教學的情境設置有所欠缺。通過一節VB課為例，以JPEG壓縮標準中的ZigZag掃描算法的實現為載體，思考信息意識與計算思維的協同發展。

關鍵詞：信息意識;計算思維;協同發展

一、信息技術教學選材的局限性

自新課標指出“高中信息技術課程旨在全面提升全體高中學生的信息素養”以來，一線教師的課堂教學就非常注重核心素養特別是計算思維的培養，為求更好地鍛煉學生的思維，矩陣轉換、約瑟夫環等知識點也被引入信息技術課堂。這類素材在遷移性與層次性方面稍顯不足，對信息意識的培養起到的作用有限。因此，如何在利用這些知識培養學生計算思維的同時切實提高學生的信息意識，是非常值得探討的問題。下面，筆者通過自己的一節示范課來談一些感悟。

二、挖掘教材知識中的算法知識，遷移并層層深入

（一）課堂引入——小游戲與伏筆

本節課以位圖圖像作為主題進行深入，因此選擇的小游戲為“校標拼圖”。以位圖圖像放大以后失真的情況，引導學生回顧相關知識內容，同時拼圖的過程有一個與本課內容相關聯的伏筆。

（二）巧妙設問，以學生為主體進行知識回顧

位圖圖像的知識難度不大，因此不妨將課堂還給學生，由他們來完成知識點的回顧與梳理，在知識運用的過程中，增強學生的主體性并提升學科成就感。

師：圖中出現的小方塊是什么，這是我們學習過的哪一種圖像，這種圖像的特點是什么？

生：這些小方塊是像素，是記錄位圖圖像屬性的基本單位，位圖圖像適合表現層次和色彩比較豐富的圖像，所需要的存儲空間較大。

師：既然我們提到了存儲空間，未經壓縮的位圖圖像的存儲容量如何計算？以老師的手機為例，相機分辨率達到了5632*4224，那么一張照片的容量有多大？

生：存儲量=水平像素*垂直像素*每像素色彩編碼位數/8（字節），約為64MB。

師：實際觀察照片信息，為什么容量沒有那么大？

生：圖像格式為“.jpg”，說明圖像經過了壓縮，采用的壓縮標準為JPEG靜態圖像壓縮標準。

在教師的引導下，學生非常順利地梳理了位圖圖像的知識，也引出了本節課的教學重點，即JPEG壓縮標準。數據壓縮的知識點包括數據冗余的幾種情況與各種數據文件的壓縮標準，因為涉及一些專業名詞，學生對于這塊內容的掌握不是非常好。比如前面就有不少學生將靜態圖像壓縮標準說成了JPEG壓縮標準，因此，教師抓住這一點作為信息情境，引導學生對JPEG壓縮標準展開探索。

（三）分析學情找準落點，引導學生實現從算法到程序實現的銜接

JPEG壓縮編碼算法一般可以分為11個步驟，其中部分內容明顯超出學生當前的認知水平。本節課的學生剛剛完成選考部分內容的學習，結合這一現狀，選定了以ZigZag掃描作課堂教學的素材。

1.算法思想

ZigZag掃描的原理如圖所示，經過分塊處理之后，圖像壓縮的基本單元是8*8的像素塊。學生觀察示意圖就能夠快速地了解這種掃描的思想，下面教師通過引入數組下標，引導學生進行觀察。

2.觀察與發現

引入數組下標并進行ZigZag掃描之后，學生得到下圖中的結果。在完成表格的過程中，引導學生觀察下標數據的特征，發現和總結規律。比如學生很容易就發現奇數行和偶數行都是等差數列。又比如學生很容易發現以最長的對角線為界限，上下兩部分數據的個數是對稱的，并且在首下標的規律上也各不相同。因此，教師引導學生，進一步將問題進行細化。

3.細化問題，分步解決

由于上半部分數據的特征與下半部分顯然是有較大的差異的，因此引導學生聚焦掃描結果的上半部分。引入循環變量i之后，關注兩點，一是首下標的確定，二是等差數列進行幾次。學生很快就發現了規律，奇數行的首下標為8*i-7，偶數行的首下標為i，遞增遞減i-1次。這里也解開了拼圖游戲中留下的伏筆，拼圖時先找到四個角，然后完成中間部分，這里我們需要先找到首下標。

4.實現與提高

接下來繼續探索下半部分掃描的規律是什么，如何用程序設計實現，如需要將ZigZag掃描用在m*m的矩陣上，那么程序的代碼又應該如何修改？學生都抱有極大的興趣，通過討論與合作，很快就確定了解決方法并通過程序得以實現。

三、小結

課堂的最后，教師在引導學生進行回顧與總結時，學生非常整齊地喊出了JPEG靜態圖像壓縮標準。核心素養的四個方面是一個有機的整體，單獨凸顯哪一個方面都不利于學生的長遠發展。教師在思考如何將核心素養落實到課堂教學中時，需要特別注意均衡發展。通過深挖教材知識中的算法，一方面可以幫助學生鞏固對信息技術專業名詞的掌握;另一方面通過現有的信息情境，遷移舊知進而引出新知，更有學習的連貫性和目的性。在不斷鞏固和拓展的過程中，核心素養的培養在教師的課堂中悄無聲息間得到了落實。

參考文獻：

[1]唐立平.高中信息技術教學中培養學生信息核心素養的策略[J].信息與電腦，2018（20）.

[2]梁明.在高中信息技術教學中培養學生核心素養[J].中國教育技術裝備，2017（19）.

編輯 溫雪蓮