《信息的編程加工》教學設計

楊兆華

教材分析

本節課所學的內容是教育科學出版社《信息技術基礎》第三章第二節，本節內容比較簡潔，是對上一節內容的承接，主要是通過對整個程序設計過程的體驗讓學生了解用計算機進行信息編程加工的內在機制，知道利用計算機解決問題的方法。

學情分析

高一學生具有一定的邏輯思維和概括能力，參與實踐活動意識強烈，喜歡探求新知識，但程序設計接觸得不多，算法是其較難理解和掌握的內容，尤其是對普通高中學生來說，其學業負擔較重，用計算機來分析、解決問題的能力幾乎為零，所以要注重循序漸進，絕不能一蹴而就。本節課在學生已有的計算機知識基礎上給他們講解程序設計中的算法以及簡單的VB編程，以激發他們的興趣，不宜深入。有些學生將選修《算法與程序設計》，那時將繼續深入學習這方面的內容，因此在這里只向學生簡單介紹編程，讓其感受編程的魅力。

教學目標

1.培養學生的信息意識，從生活中的事例（病毒復制數量問題）入手，引導學生根據解決問題的需要，尋求恰當的方式處理信息。

2.培養學生的計算思維，通過病毒復制數量問題，在分析、解決問題的過程中產生思維活動，形成解決問題的方案，并能遷移到與之相關的其他問題解決中。

3.通過一些疫情與編程的案例的學習（隔離的必要性），培養學生的數字化學習與創新意識，助力網絡環境下學習能力的提高。

教學重點與難點

教學重點：體驗通過編程實現計算機加工信息的整個過程，知道利用計算機解決問題的步驟和基本思想方法，從而了解計算機信息編程加工的內在機制。

教學難點：對算法設計的理解及程序代碼的初步認識。

教學策略

本節課以“病毒在第N個復制周期時的數量計算”為主線，設計了“情境導入→提出問題1，分析設計算法→編程實現，調試運行→拓展問題2、問題3，分析修改程序，調試運行→教師小結，布置作業”等環節，通過新知探究，將實踐體驗、課堂演示、合作探究等多種教法相結合，使學生掌握信息編程加工的整個過程。本節課的設計重在使學生對信息的編程加工有一個清晰系統的認識，學生能夠真正理解信息編程加工的全過程。

教學過程

1.情境導入

教師播放短視頻“程序員用計算機仿真程序告訴我們，疫情不控制將會快速傳播……”，展示小動畫程序“建立隔離區，控制人員流動”——疫情很快會被控制，甚至被消滅。

師：同學們好，新冠病毒肆虐神州大地，為了避免疫情的蔓延，我們都在家里進行自我隔離，疫情影響著我們的生活和學習節奏，對我們的學習和能力的培養提出了新的挑戰。從視頻中我們就能看到程序員們利用算法編寫仿真程序告訴我們疫情期間隔離與不隔離的區別，大家肯定有疑問：這些程序到底是怎么編寫出來的？

設計意圖：程序員們通過他們的專業特長，對信息進行編程加工，為疫情的防控做出了貢獻。通過生活中的熱點事件，激發學生的好奇心與積極性，引出算法的概念（課件展示介紹算法，并強調算法在生活中的重要性）。

2.任務1：分析問題，設計算法

教師提出問題1：某病毒傳染性很強，它可以自行復制，在活體中的復制呈現高速遞增趨勢。假如現在有x個病毒，復制能力為2，下一個復制周期將會增加2x個一模一樣的病毒。你作為實驗分析檢驗員，需要統計出在復制到第N個周期時，一共有多少個病毒單體。活體被傳染時只有一個病毒，這算作第一個周期。

教師給學生時間思考問題。

師：N=1時有多少個病毒活體？

生：第1個周期，剛傳染，只有1個病毒活體。

師：N=2時有多少個病毒活體？

生：第2個周期，有1個病毒復制的2個活體+原來的1個病毒。

師：N=3、4、5、6……？

師生共同小結，得出通項公式：N不等于1時，S（N）=S（N-1）+S（N-1）*2。

根據小結得出算法描述、算法流程圖（課件展示類比，穿插講述流程圖中的圖形符號），引導學生發現用流程圖表示可以使算法更加直觀、準確。

設計意圖：提出問題，確定要解決的問題，做出需求分析，就是要明確設計解決問題的算法，再通過本節課后續編寫程序來實現，將解決問題的過程用計算機語言表述出來，從而賦予計算機解決問題的能力。

3.任務2：編程實現，調試運行

教師課件展示介紹什么是計算機編程語言，指出本節課主要學習的語言——Visual Basic 6.0。

教師演示如何打開Visual Basic 6.0，建立標準EXE文件，用類比常用軟件的方法介紹VB 6.0的界面，消除學生對軟件的陌生感，啟發學生用已有的知識來學習新的知識，介紹窗體、控件以及控件部分屬性如Command button控件（執行命令的控件）屬性caption（名稱）。

教師演示程序后設計界面并輸入代碼，界面很簡單，就是添加一個按鈕，改屬性caption為“計算”;雙擊“計算”按鈕，進入到編輯代碼對話框，因為本節課主要是體驗程序，所以通過課件展示代碼，學生只需要輸入就可以了;教師操作演示為“計算”添加代碼;代碼完成后，點擊“啟動”“運行”，如果有錯誤，則根據提示修改代碼來解決;調試運行成功后，要保存自己的作品，講解如何生成可執行的EXE文件——選擇“文件”菜單中的“生成工程文件.EXE”。

學生合作學習，根據演示模仿完成在程序的窗體中添加命令按鈕，錄入按鈕代碼，這部分內容學生很陌生，所以主要是以模仿體驗為主，讓學生分組體驗程序的魅力。這部分是本節課的重點，由于學生的基礎不一樣，采取臨桌分組體驗、小組互助的方式，爭取每位學生都能有所收獲。學生完成編寫后嘗試調試運行，在運行過程中，遇到問題，學生可以討論、主動思考，嘗試理解并對有錯誤的地方進行修改，也可以小組互助，求助教師。

教師在大部分學生都體驗完成之后，展示一兩位學生的完成情況，然后提出問題：“大家根據代碼解決了問題，那么每一行的代碼是什么意思呢？”

教師帶領學生一起來觀察這些代碼（如下頁圖1），主要以理解為主。

通過對For……Next語句的講解，使學生認識到用N周期病毒的復制、循環的累加計算，得出病毒數量越來越龐大，病毒的復制能力很可怕，一定要做好防護。

設計意圖：介紹計算機編程語言，在本過程中要強調編程語言有很多種，可以通過不同的語言來實現（避免學生建立“編程加工就是學習VB的片面觀念”），接著再選擇VB介紹并引導學生親身體驗將設計的算法轉換成計算機能夠識別的代碼，學習掌握怎么用編程代碼來將算法程序化，理解計算機解決問題的過程，體驗信息編程加工的魅力。

4.任務3：拓展探究，提高創新

學生的層次不一，對于還未完成問題1的編程加工的學生，教師及小組給予指導幫助;對于學有余力的小組和學生，應創設挑戰問題，并鼓勵他們完成。

拓展問題2：某地區暴發的流感病毒在人體細胞內一個小時可以復制出300多萬個病毒，如何驗證結果？（15分鐘一個周期，一周期復制150個病毒粒子）程序怎么修改？

師：任務1中的問題，病毒一個周期復制2個，現在呢？需要修改哪個地方？

生：一個周期復制150個，把a=S*2修改成a=S*150。

師：任務1中的問題，周期是任意的N，不固定，而現在呢？怎么去驗證一個小時300多萬個病毒活體？

生：15分鐘一個周期，一個小時就是4個周期，調試運行，輸入4……

拓展問題3：某新型冠狀病毒在人體細胞內一個小時可以復制出多少個病毒？（10分鐘一個周期，一周期復制20個病毒粒子）程序怎么修改？

師：由于不同病毒復制周期、病毒復制粒子可能不一樣，如何修改程序能夠使用戶可以不受程序代碼的束縛，可以輸入病毒的復制周期、復制粒子，就能得出結果呢？[提示將病毒復制粒子參照病毒的復制周期的代碼進行修改（如圖2），這對首次接觸信息的編程加工的學生有一定的難度，所以在這里是師生一起分析并得出具體的添加部分]

學生根據提示去修改代碼，調試運行，驗證得出結果，提高認識，理解程序經過修改后，會變得具有通用性，不受代碼的束縛。

教師巡視，給學生做個別指導，適時展示學生完成的作品并解釋修改部分。

設計意圖：在大部分學生已經理解代碼的基礎上，安排兩個有遞進梯度的拓展問題，通過實踐可以引導學生加深對代碼的進一步理解，還可以讓學生體驗如何使程序具有通用性，即使不懂編程的用戶也可以直接運行使用。當然，這肯定需要教師從旁引導，幫助他們分析問題、設計算法、體驗編程并解決問題。用上述兩個拓展問題也有另一個作用，即引導學生認識傳染性病毒的復制有多么可怕，一個人一旦被傳染后所攜帶的病毒數量是多么的龐大，可以對比來看（正常感冒時打一個噴嚏噴出的病菌可高達8500萬個），引導學生要加強自身鍛煉，提高自身免疫能力，加強自我保護。

5.小結并布置課后作業

師：通過今天的操作，我們對信息的編程加工有了一定的體驗和認識，請大家根據自己的實際操作來總結一下信息編程加工的一般過程。我們這節課主要是通過針對問題1進行分析，得出解決問題的通項公式，然后確立算法，編寫與調試程序，最后解決問題。這是一個綜合運用知識的過程，需要我們認真細致地去體驗完成，這是我們本節課的重點。程序代碼的理解及拓展問題的解決，也需要多思考、多實踐。

教師總結：今天我們初步認識了算法和程序代碼，初步了解了信息編程加工的一般步驟，感受了利用計算機編程解決問題的獨特魅力。其實，在使用計算機進行信息加工時，“編程加工”是無處不在的，例如，我們面前的計算機的操作系統以及計算機里面的應用軟件的功能都是由編程實現的。隨著社會的發展與進步，目前，計算機的運算速度已經從最初的每秒五千次提高到了幾十萬億次，計算機程序設計語言也從最初晦澀難懂的機器語言發展到比較接近自然語言的高級語言，人們也開始探討自動化程序設計，所有這些都極大地促進了信息編程加工的應用與發展。相信通過今天以及今后進一步的學習，有的同學會對信息的編程加工產生濃厚的興趣，并成為未來的“IT精英”，用程序編制自己的夢想，用程序繪制繽紛的世界。

教師布置課后作業。

教學反思

本節課在教學過程中，從學生的認知特點和實際能力出發，從身邊事例——疫情與編程開始，引出算法，并說明算法的重要性;接著通過問題1的需求分析，分析算法，體驗算法，進而通過認識代碼、體驗代碼、理解代碼、修改代碼的循序漸進的過程，使學生在實踐中體會信息編程加工的一般步驟。本節課的教學比較成功的地方有以下幾點：第一，以學生為本、教師為輔，充分發揮學生的學習自主性。第二，通過學生身邊事例體驗算法，激發了學生學習的積極性與探索性。第三，在學生熟悉了算法及程序代碼的基礎上，引導學生去解決拓展問題2、問題3，使問題難度降低，從而讓學生容易接受知識。第四，通過學生認識代碼—體驗代碼—理解代碼—修改代碼的過程，讓學生感覺自己好像在同計算機對話，同時也使學生感受到用編程解決問題的高效與樂趣。

點? 評

本節課結合當前新冠疫情拉開序幕，全社會都在關注疫情，防治疫情擴散是當前最主要的任務。如果不加以控制會產生什么后果？擴散情況如何？這些問題的提出快速激發了學生的興趣。本節課以“‘建立隔離區，控制人員流動——疫情很快會被控制，甚至被消滅”這一主題引發學生興趣，促發學生各種討論，推動課程內容一步步深入。從本質上來看本節課是老課程向“新課改教學”轉變的一個方向，是走向項目教學的一個思路體現。

本節課以一個簡單實例，讓學生從簡單的病毒復制入手，去討論，去思考，形成數學思維流程，解決問題，形成基本構架。通過數學模型進一步形成問題流程圖，再到形成正確算法，有利于學生思維建構，形成高階思維，引發學生進一步討論如何去實現這個算法。算法是程序設計的基石，是正確編程的第一步，通過算法逐步引出本節課的編程語言VB，以案例為導向，讓學生掌握VB基礎知識與命令，讓數學模型支撐算法，流程圖與編程思路形成合力，最終由VB語言形成本案例，讓學生充分體驗程序設計帶來的“大思維”，并對其產生深厚的興趣。疫情防控是全社會的一件大事，如果不加以控制會產生嚴重的后果（如某地區暴發的流感病毒在人體細胞內一個小時可以復制出300多萬個病毒），學生的思維因此再次被激發，引發再探究、再實踐，讓學生自我梳理思路、形成算法，通過小組討論是否合理，形成最佳算法。學生在嘗試中遇到程序出錯，引出更多的討論，經歷分析問題—算法設計—編寫代碼—測試—排錯的基本流程，加深了對程序設計思想的理解，進一步培養了計算思維。

本節課充分發揮了學生的主體性，體現了學科核心素養，讓高階思維真正發生。江蘇省將于2020年下半年步入新課改，新課程的開展需要我們信息技術教師進一步學習并做好相關的準備工作。新課改思維的引入、項目教學的融入，需要我們信息技術教師進一步去探索、去實踐，在教學過程中需要教師更為專業的編程能力及教學方法，從而實現立德樹人的育人目標。

（點評人：江蘇省蘇州市吳江區教育局教研室信息技術教研員 顧建榮）