淺議高中信息技術(shù)問題導(dǎo)向式教學(xué)的實(shí)施策略
——以浙教版“算法與程序設(shè)計(jì)”為例

蔣凱道

（浙江省奉化高級(jí)中學(xué)，浙江寧波 315500）

引言

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出，信息技術(shù)教學(xué)要面向?qū)W科核心素養(yǎng)，且學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算思維識(shí)別與分析問題，抽象、建模與設(shè)計(jì)系統(tǒng)性解決方案作為高中信息技術(shù)的課程目標(biāo)之一?！八惴ㄅc程序設(shè)計(jì)”作為高中信息技術(shù)的選擇性必修課程，非常適合利用問題導(dǎo)向式教學(xué)方法來進(jìn)行教學(xué)。相比常規(guī)課堂，問題導(dǎo)向式教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過情境創(chuàng)設(shè)有效問題，利用小組合作、自主探究模式，形成問題的解決方案，完成知識(shí)的建構(gòu)[1]。

下面以“算法綜合課之我是垃圾分類督導(dǎo)員”（以下簡(jiǎn)稱“算法綜合課”）為例，具體闡述“算法與程序設(shè)計(jì)問題導(dǎo)向式教學(xué)法”的實(shí)施策略。

一、創(chuàng)設(shè)情境，發(fā)現(xiàn)問題

知識(shí)是抽象的，情境的創(chuàng)設(shè)能將抽象的知識(shí)具體化、形象化、問題化。“情”能將抽象的知識(shí)具體化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與欲望；“境”則能將學(xué)生拉入“知識(shí)之境”，建立起“學(xué)生—知識(shí)—生活實(shí)際”三者之間的聯(lián)系。因此，創(chuàng)設(shè)問題情境的目的在于揭示事物間的矛盾，動(dòng)搖主體認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神。

在“算法綜合課”中，筆者創(chuàng)設(shè)了以下情境：（1）全國(guó)正推行垃圾分類，但尚未實(shí)現(xiàn)垃圾的精準(zhǔn)投放；（2）視頻展示垃圾分類的重要意義；（3）以廚余垃圾分類為例，提出利用已學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)廚余垃圾學(xué)習(xí)系統(tǒng)，幫助實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的精準(zhǔn)投放；（4）介紹系統(tǒng)功能，展示廚余垃圾學(xué)習(xí)系統(tǒng)，然后發(fā)給學(xué)生廚余垃圾學(xué)習(xí)系統(tǒng)半成品，讓學(xué)生測(cè)試系統(tǒng)功能。

學(xué)生根據(jù)情境發(fā)現(xiàn)了兩點(diǎn)問題：一是系統(tǒng)界面尚未開發(fā)完成，缺少顯示廚余垃圾列表功能；二是系統(tǒng)功能尚未完整，缺乏廚余垃圾的鑒別功能。

以上問題是學(xué)生根據(jù)創(chuàng)設(shè)的情境主動(dòng)探究得到的，這些問題是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

二、小組合作，分析問題

依據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知水平開展教學(xué)，但學(xué)生的認(rèn)知水平不同、知識(shí)基礎(chǔ)也參差不齊。因此，教師對(duì)問題的設(shè)置可以按照由易到難、分層遞進(jìn)的原則，引導(dǎo)學(xué)生從問題的分析中發(fā)現(xiàn)新的問題，沿著自己的“最近發(fā)展區(qū)”不斷前進(jìn)。通過小組合作，學(xué)生之間可以互補(bǔ)、互助、共同進(jìn)步，拓展自身的思維，尋求解決問題的最佳方案。

在“算法綜合課”中，教師結(jié)合學(xué)生存在的問題設(shè)置了以下幾個(gè)問題：（1）當(dāng)前程序尚未完成，缺少顯示廚余垃圾列表的控件，請(qǐng)各位同學(xué)采用合適的控件，添加至窗體中，完善程序界面。此問題的設(shè)計(jì)在于讓學(xué)生回顧程序設(shè)計(jì)的一般過程，即程序界面的設(shè)計(jì)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生通過回顧知識(shí)，選擇列表框控件來顯示數(shù)據(jù)，也為學(xué)生實(shí)現(xiàn)下一步的程序做好鋪墊，激發(fā)學(xué)生編寫程序的欲望。（2）系統(tǒng)中是如何鑒別廚余垃圾的呢？學(xué)生根據(jù)提示，結(jié)合系統(tǒng)的測(cè)試給出了以下垃圾鑒別原理：輸入的垃圾與庫中的垃圾逐個(gè)進(jìn)行比對(duì)，直到找到（找完）為止。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生又發(fā)現(xiàn)了三個(gè)新的問題：如何實(shí)現(xiàn)垃圾庫中各種垃圾的截?。咳绾闻袛嗄骋粋€(gè)垃圾名稱已截取完畢？如何判斷垃圾庫中截取垃圾與輸入的垃圾一致？

針對(duì)以上三個(gè)新的問題，學(xué)生以小組為單位展開了新的討論，并得出了如下解決方法：截取垃圾庫字符串中的垃圾，在截取字符中如出現(xiàn)“，”，則表示某一個(gè)垃圾已截取完畢。將輸入的垃圾與截取到的垃圾進(jìn)行比對(duì)，如果相等，則表示找到，如不相等則繼續(xù)查找。

在小組合作、分析問題這一環(huán)節(jié)中，教師能否充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，是學(xué)生能否發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的關(guān)鍵。教師在這一環(huán)節(jié)中，既要給予學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾荆忠ㄟ^提示讓學(xué)生積極、主動(dòng)分析問題、發(fā)現(xiàn)新的問題；通過小組合作，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，使學(xué)生相互幫助、相互進(jìn)步；通過思維碰撞，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

三、建立模型，抽象問題

在有了問題的初步解決方案后，教師還需將問題具體化、形式化，建立模型。對(duì)此，教師需要引導(dǎo)學(xué)生了解建立模型的概念，將以上三個(gè)問題轉(zhuǎn)換為VB 表達(dá)式。這是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，是將問題轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的橋梁，是學(xué)生能否利用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題的關(guān)鍵所在。

這一環(huán)節(jié)，教師安排了課堂實(shí)踐活動(dòng)，以分析問題時(shí)所提的解決方案為基礎(chǔ)，需以小組為單位讓學(xué)生將三個(gè)問題轉(zhuǎn)換為VB 表達(dá)式，并選幾個(gè)小組在有初步方案后在黑板上展示建立的模型。

學(xué)生建立的模型如：c=mid(fenlei,i,1)；if c<>“,” then temp=temp+c（變量temp 用來保存垃圾庫中截取的垃圾）；temp=s（變量s 為程序輸入的垃圾）。

在建立模型、抽象問題這一環(huán)節(jié)中，因?yàn)閷W(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)不同，教師需要引導(dǎo)學(xué)生回顧相關(guān)的VB 知識(shí)點(diǎn)。利用小組合作的方式，學(xué)生之間相互驗(yàn)證模型的正確性；通過黑板演示，學(xué)生可以比較出不同組別之間的模型差異，并從中發(fā)現(xiàn)問題，最終確定正確的模型。

四、設(shè)計(jì)算法，解決問題

（一）設(shè)計(jì)算法

設(shè)計(jì)算法是利用計(jì)算機(jī)處理問題的先決條件。設(shè)計(jì)算法有助于學(xué)生對(duì)分散的模型進(jìn)行整合，使之變成解決問題的方法，并采用流程圖的方式描述算法，增強(qiáng)算法的可讀性，避免出現(xiàn)二義性、不確定性，讓算法成為解決問題的完整方案。

在本節(jié)課中，教師設(shè)置了如下問題：請(qǐng)結(jié)合流程圖的相關(guān)知識(shí)，并根據(jù)建立的模型完善流程圖。

在設(shè)計(jì)算法環(huán)節(jié)中，流程圖設(shè)置的留空處即為學(xué)生建立的三個(gè)模型。因?yàn)檎n堂教學(xué)的時(shí)間有限，如果設(shè)計(jì)整個(gè)算法，有一定的難度，因此設(shè)置部分空格，可以使建立的模型與設(shè)計(jì)的算法相呼應(yīng)，讓學(xué)生的思維能有效銜接，進(jìn)而高效完成算法的設(shè)計(jì)。

（二）編寫程序，解決問題

分析問題、建立模型、設(shè)計(jì)算法最終是為了形成利用數(shù)字化工具自動(dòng)解決問題的方案。在學(xué)生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、建立模型、設(shè)計(jì)算法四個(gè)過程后，對(duì)問題的解決有了較為完善的方案。學(xué)生驗(yàn)證解決問題方案的欲望已被充分激發(fā)，因此，教師在此環(huán)節(jié)設(shè)置了一個(gè)問題：根據(jù)設(shè)計(jì)的算法，完善程序，實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的鑒別。

在此環(huán)節(jié)中，教師需巡視學(xué)生的編程情況，對(duì)編程過程中出現(xiàn)的共性問題進(jìn)行統(tǒng)一的點(diǎn)評(píng)和說明，也可以進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)，幫助學(xué)生回顧編程所需的VB 相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

結(jié)語

以上問題的解決，表示學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容已有了充分的了解，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的知識(shí)遷移與應(yīng)用。因此，在“算法與程序設(shè)計(jì)”問題導(dǎo)向式教學(xué)方法中，教師應(yīng)注意以學(xué)生為中心，通過創(chuàng)設(shè)情境、分析問題、建立模型、設(shè)計(jì)算法、程序設(shè)計(jì)、拓展提高這幾個(gè)環(huán)節(jié)開展教學(xué)，通過小組合作、自主探究，讓學(xué)生成為解決問題過程的主體、教師成為學(xué)生的引導(dǎo)者，使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)計(jì)算思維，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移與應(yīng)用。用所學(xué)知識(shí)來解決生活實(shí)際問題，這也是計(jì)算思維的最好體現(xiàn)。