信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)的程序基礎(chǔ)：投票計(jì)數(shù)

吳俊杰

主持人手記：本專欄主要介紹信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)在基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課當(dāng)中的典型案例，并期望這些案例能夠促進(jìn)信息技術(shù)課程學(xué)科合法性的提升、豐富信息技術(shù)課的教學(xué)內(nèi)容、拓展信息技術(shù)教師的課程設(shè)計(jì)視野。對(duì)此欄目有任何好的主意或建議，請(qǐng)發(fā)送稿件至towujunjie@163.com（主持人）或tougao1@chinaitedu.cn（雜志社）。

投票是最基本的獲取數(shù)據(jù)的手段，其核心是要從有投票資格的人中選一個(gè)最優(yōu)的選項(xiàng)，而基本的投票方法有兩種，一種是“最優(yōu)秀”計(jì)數(shù)法，另一種是“最受歡迎”計(jì)數(shù)法。以ABC三個(gè)選項(xiàng)為例，“最優(yōu)秀”計(jì)數(shù)法要求每個(gè)人只能投一票，最后得票最多的獲勝；而“最受歡迎”計(jì)數(shù)法要求每個(gè)投票人可以將100分分給ABC三個(gè)選項(xiàng)，最終得分最高的獲勝。這兩者的區(qū)別是：“最受歡迎”計(jì)數(shù)法投票出的冠軍可能不是最優(yōu)秀的，因?yàn)檫@個(gè)選項(xiàng)沒有很多低分，雖然高分不及其他選項(xiàng)，但是能憑其“中庸”的特性獲勝。

最優(yōu)秀計(jì)數(shù)法

1.數(shù)據(jù)的獲取

使用變量a獲取投票票數(shù)，初始化變量為0（如圖1）。

2.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

用變量b和c存儲(chǔ)，選項(xiàng)B和C的票數(shù)，用類似圖1的代碼完成初始化和變化。

3.數(shù)據(jù)的分析

使用如圖2所示的代碼找到票數(shù)最高的選項(xiàng)，并做總結(jié)，這其中涉及字符串的連結(jié)，數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

4.數(shù)據(jù)的表達(dá)

分析的結(jié)論可以看作是一種表達(dá)的形式，但是為了方便對(duì)結(jié)論的呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)的表達(dá)可以以多種形式呈現(xiàn)（如圖3），可以選擇變量的數(shù)字作為表達(dá)形式也可以選擇角色的大小或者柱形圖的形式呈現(xiàn)結(jié)論。表達(dá)的方式選取得當(dāng)，將有助于呈現(xiàn)結(jié)論獲得新知，提高結(jié)論的傳播效率，增強(qiáng)主觀信息量。

5.反思與改進(jìn)

很多時(shí)候需要等所有人投票結(jié)束之后，再公布結(jié)果，以避免階段性結(jié)果對(duì)投票公正性的影響，因此有必要設(shè)計(jì)“先投票、后統(tǒng)計(jì)”的程序。最簡(jiǎn)單的辦法可能是在投票過(guò)程中將變量隱藏，按下投票鍵之后只反饋“投票成功”，投票完成后，按下結(jié)論按鈕公布結(jié)果。在圖1所示的程序中如果按下按鍵A不放，變量a會(huì)一直增加，需要技術(shù)攻關(guān)才能解決此問題。另外，更重要的是，投票的主體的設(shè)定。學(xué)習(xí)了投票程序，應(yīng)該將其看作是一個(gè)研究工具，未來(lái)應(yīng)用到更有意義的議題上。

“最受歡迎”計(jì)數(shù)法

1.數(shù)據(jù)的獲取

為了獲取數(shù)據(jù)，可以選用多種方法，其中“詢問-回答”是比較簡(jiǎn)單的一種，參考代碼如下頁(yè)圖4所示。

需要三個(gè)臨時(shí)變量來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前投票人對(duì)每個(gè)選項(xiàng)給出的分?jǐn)?shù)，并且在獲取數(shù)據(jù)的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行累加。這里需要培養(yǎng)學(xué)生記錄過(guò)程性數(shù)據(jù)的習(xí)慣，如圖4中將每次輸入的分?jǐn)?shù)記錄下來(lái)，這樣做一是出現(xiàn)作弊或者爭(zhēng)議時(shí)有章可循，二是對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的分析有可能得出新的結(jié)論。

2.數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

以三個(gè)人投票的結(jié)果為例（如圖5），選項(xiàng)C得到的總分?jǐn)?shù)最高，但是從過(guò)程鏈表中可以看到，三個(gè)選項(xiàng)中顯然A應(yīng)該是“最優(yōu)秀”的選項(xiàng)，如果這三個(gè)投票者按照分?jǐn)?shù)最高的選項(xiàng)給出1票的原則重新投票，選項(xiàng)A應(yīng)該以2∶1領(lǐng)先。

3.數(shù)據(jù)的分析

從得出結(jié)果的目的出發(fā)，圖4所示的程序已經(jīng)完成了數(shù)據(jù)的分析過(guò)程，但是如果比較“最優(yōu)秀”和“最受歡迎”兩種投票方式的區(qū)別的角度，可以編寫如圖6所示的代碼，用以改進(jìn)圖4的程序，來(lái)比較兩種方法投票結(jié)果上的差別。

4.數(shù)據(jù)的表達(dá)

可以編寫程序比較兩種計(jì)數(shù)方法的結(jié)果是否相同，并討論兩種方法的應(yīng)用特點(diǎn)，也可以采取顏色變化、播放聲音、顯示動(dòng)畫等多種方式呈現(xiàn)結(jié)論。

5.反思與改進(jìn)

圖4所示的程序還需要增加防止作弊的功能，如輸入的分?jǐn)?shù)在0～100之間，三個(gè)分?jǐn)?shù)的總和必須是100等，這些技術(shù)攻關(guān)的項(xiàng)目可以當(dāng)作學(xué)生的課后習(xí)題。此外，對(duì)投票過(guò)程中數(shù)據(jù)的盡可能詳盡的記錄，也是很有必要的，如可以增添一個(gè)鏈表記錄每給出一個(gè)分?jǐn)?shù)的時(shí)間，通過(guò)分析數(shù)據(jù)可能會(huì)得出參與投票者在哪個(gè)選項(xiàng)出現(xiàn)了猶豫、間隔多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)一個(gè)選民、選民投票的時(shí)間有什么特點(diǎn)等其他信息。對(duì)于這些過(guò)程信息獲取和存儲(chǔ)，就有幾分“大數(shù)據(jù)”的意味，與此同時(shí)對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)深層次規(guī)律的探究，又有幾分“數(shù)據(jù)挖掘”的感覺。

小結(jié)

作為信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)欄目的第一個(gè)案例總是期望能夠承載盡可能全面的信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)的核心概念。兩種投票方式的比較是適合高中生的思維水平和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的，程序的核心代碼簡(jiǎn)單，適合高中水平的零起點(diǎn)入門。在這個(gè)案例中，學(xué)生編寫兩個(gè)程序完成圖2、圖4兩種類型的投票，編程的過(guò)程就是制作信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)工具的過(guò)程，更重要的是，圖6編寫了比較兩種工具的程序，可以稱作為“研究工具的工具”，通過(guò)對(duì)兩種工具效率和應(yīng)用范圍的比較可以得出更加重要的結(jié)論。在投票中，處處可見“獲取數(shù)據(jù)”的意識(shí)，“最受歡迎計(jì)數(shù)法”實(shí)際上是另外一種獲取數(shù)據(jù)的手段，更重要的是，對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的“全記錄”，在產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)量的同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析的手段，有可能產(chǎn)生新的信息量，甚至推翻原有的結(jié)論。差異化的數(shù)據(jù)表達(dá)手段，有助于提高信息傳播的效率，更有助于產(chǎn)生新的信息和猜想。讓更多的學(xué)生將投票作為研究工具應(yīng)用到他們感興趣的問題中，是一個(gè)難點(diǎn)，部分地超出了本案例的最初設(shè)計(jì)目的，但卻是信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)真正影響學(xué)生思維方式和行為方式的最重要的指標(biāo)，需要教師不斷的鼓勵(lì)和創(chuàng)造環(huán)境，需要有更多的主題活動(dòng)輔助教學(xué)，甚至需要學(xué)生生活中的“機(jī)緣巧合”，教師所能做的，是盡可能設(shè)計(jì)好的教學(xué)案例和教學(xué)內(nèi)容，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)，執(zhí)著前行，期待能有所收獲，或許當(dāng)整個(gè)“感測(cè)與控制技術(shù)入門”課程學(xué)習(xí)完畢之后，學(xué)生能夠自發(fā)地進(jìn)行一些信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)，將是一件極為欣慰的事情。