激活算法與程序設(shè)計(jì)教學(xué)的若干策略

林挺

【內(nèi)容摘要】《信息技術(shù)基礎(chǔ)》模塊中調(diào)整變化最大的是算法部分，對(duì)算法基礎(chǔ)要求作了增強(qiáng)。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，探討了《算法與程序設(shè)計(jì)》模塊有效教學(xué)的有關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù) 以學(xué)定教 寓教于樂 重視實(shí)踐

高中信息技術(shù)深化課程改革，將《算法與程序設(shè)計(jì)》模塊中最基礎(chǔ)、最核心的部分篩選出來，作為算法與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，納入到《信息技術(shù)基礎(chǔ)》模塊中，巧妙地將兩者合“二”為“一”，目的是為了突出信息技術(shù)學(xué)科的本體性知識(shí)。那么，如何把抽象而枯燥的算法與程序設(shè)計(jì)知識(shí)教得生動(dòng)活潑又有效呢？

一、以學(xué)定教，緊密聯(lián)系實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生理解

1.實(shí)施啟發(fā)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察、分析問題

模仿QQ軟件的登錄界面設(shè)計(jì)的VB實(shí)例是人品計(jì)算器。首先教師展示人品計(jì)算器的界面，學(xué)生欣喜地在自己的機(jī)器上運(yùn)行程序，輸入一個(gè)名字后按“確定”按鈕得到人品值。接著教師提出問題，作品中共包含幾個(gè)對(duì)象？隸屬于幾個(gè)控件類？然后，請學(xué)生回顧操作流程，記錄程序界面上的變化，并描述作品的功能：①文本框1中顯示提示文字“請輸入姓名”，字體顏色為灰色。②單擊文本框1后，“請輸入姓名”消失。當(dāng)輸入姓名時(shí)，字體顏色由灰色變成黑色。③輸入姓名后，即文本框1不為空，單擊“確定”按鈕，在文本框2中顯示人品值（兩位的隨機(jī)整數(shù)），否則不做任何操作。④單擊“清除”按鈕，清除文本框1和文本框2中的內(nèi)容。最后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)界面，添加相應(yīng)的對(duì)象，并根據(jù)剛才得出的功能編寫對(duì)象的事件處理過程代碼，實(shí)現(xiàn)問題的解決。

2.把難點(diǎn)內(nèi)容、專業(yè)術(shù)語、理論知識(shí)具體化、感性化、趣味化

Visual Basic是一種可視化、面向?qū)ο?、以事件?qū)動(dòng)為運(yùn)行機(jī)制的程序設(shè)計(jì)語言。對(duì)象、屬性、方法、類、事件、事件處理過程是VB的基本概念，這些術(shù)語比較抽象，學(xué)生理解上會(huì)有困難，因此要用通俗的語言，結(jié)合VB實(shí)例進(jìn)行講解。對(duì)象是客觀存在的事物，一個(gè)人、一個(gè)按鈕都是一個(gè)對(duì)象。事件是由用戶在對(duì)象上激發(fā)的一種動(dòng)作，即你做了什么動(dòng)作。

3.回歸算法本質(zhì)，聯(lián)系實(shí)踐促進(jìn)概念的理解和掌握

在《算法與程序設(shè)計(jì)》模塊教學(xué)中，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)是一個(gè)很大的難點(diǎn)，特別是對(duì)象、屬性、事件這些概念，往往老師講了兩三遍，學(xué)生還是似懂非懂。當(dāng)代認(rèn)知心理學(xué)家安德森把人類掌握知識(shí)的表征形式分為：陳述性知識(shí)與程序性知識(shí)。陳述性知識(shí)學(xué)得快，忘得也快，這也說明能通過課堂實(shí)踐進(jìn)行教學(xué)的內(nèi)容要盡量在機(jī)房中通過實(shí)踐解決問題。而程序性知識(shí)一旦學(xué)會(huì)，就不大會(huì)被遺忘。從兩者的聯(lián)系上來看，陳述性知識(shí)是獲得學(xué)習(xí)程序性知識(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)VB前，已經(jīng)從畫圖和PS軟件中知道了工具箱的作用和用法，這為他們學(xué)習(xí)新的知識(shí)提供了保障。同時(shí)，程序性知識(shí)的獲得也為獲取新的陳述性知識(shí)提供了可靠的保證。學(xué)生根據(jù)觀察出現(xiàn)在窗體上的各類對(duì)象的屬性窗口以及代碼窗口的內(nèi)容，理解并掌握了類——對(duì)象，對(duì)象 ——屬性，對(duì)象——事件這些抽象的概念。例如在機(jī)房上課，可以不像以前那樣先介紹VB界面，而是先讓學(xué)生自己觀察VB界面，不難發(fā)現(xiàn)它和以前接觸過的畫圖軟件、PS軟件一樣，都有工具箱，工具箱的用法大家都知道，那就自己動(dòng)手試試看吧。很快，學(xué)生根據(jù)要求在窗體上拖出了各類對(duì)象，并按照提示修改了相應(yīng)的屬性，在這個(gè)過程中，教師提醒學(xué)生觀察屬性窗口，體會(huì)“同類對(duì)象具有相同的屬性，不同類對(duì)象具有不同的屬性”、“同類對(duì)象雖然有相同的屬性，但其屬性值不一定相同”。第二步，教師演示編寫一個(gè)Form1_ Load （）過程，利用代碼再次針對(duì)各個(gè)對(duì)象修改相應(yīng)的屬性，再讓學(xué)生自己動(dòng)手試一試。這樣，“對(duì)象的屬性值可以在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置，也可以在運(yùn)行時(shí)修改”就不難理解了。第三步，讓學(xué)生觀察代碼窗口中的首尾兩行，再運(yùn)行，引導(dǎo)學(xué)生理解Form1_Load（）過程中的代碼是在對(duì)象Form1裝載時(shí)被運(yùn)行的。類似的，請學(xué)生編寫Commanad1_Click（）過程和Text1 _Change（）過程，并通過“啟動(dòng)”運(yùn)行加深理解。

二、寓教于樂，運(yùn)用實(shí)例有效串聯(lián)知識(shí)點(diǎn)

1.用小游戲引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入程序的殿堂

程序設(shè)計(jì)的教學(xué)中，學(xué)生遇到的第一個(gè)問題可能就是分支結(jié)構(gòu)的if語句，其中涉及的語法知識(shí)要求又多，即要講授有行if語句，又要講授列if語句，而且講授例子又比較枯燥，比如書本上的實(shí)例：“二元一次方程”。對(duì)于這個(gè)數(shù)學(xué)例子學(xué)生非常熟悉，很容易產(chǎn)生倦怠心理。而如果選擇的題目過于復(fù)雜，學(xué)生又難于理解，從而根本不從談起學(xué)生的興趣，最后變成了乏味的知識(shí)傳授。怎樣改變這種乏味的教學(xué)，提高教學(xué)的有效性，就成了教學(xué)難點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)電視中的小游戲：“幸運(yùn)52猜價(jià)格”，先在幻燈片中顯示一個(gè)價(jià)格在1～100元的日用品，再通過事先制作好的小程序來讓學(xué)生在5次內(nèi)猜出商品的價(jià)格，根據(jù)學(xué)生所猜測的數(shù)值多少，電腦提示“太高了；太低了；不錯(cuò)哦，竟然蒙對(duì)了；你永遠(yuǎn)也猜不到了！”在經(jīng)過幾輪的參與后，讓同學(xué)首先思考第一問題，怎樣讓電腦實(shí)現(xiàn)判斷“太高了；太低了；不錯(cuò)哦，竟然蒙對(duì)了！”先給出一個(gè)產(chǎn)品的實(shí)際價(jià)格，并讓學(xué)生試著用偽代碼或自然語言進(jìn)行描述。這里采用實(shí)際的價(jià)格，而不是采用隨機(jī)數(shù)，即避免了“隨機(jī)整數(shù)生成”難點(diǎn)對(duì)于本節(jié)課中if語句的干擾，又讓學(xué)生有一種真實(shí)的感覺，從而即分散了教學(xué)中的難點(diǎn)，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)中建議先用行if語句來進(jìn)行講授，讓學(xué)生了解每一個(gè)判斷的過程，再逐步提升到列if語句，再通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。等學(xué)生掌握后再來提第二個(gè)問題，怎樣來實(shí)現(xiàn)5次的限制，從而實(shí)現(xiàn)“你永遠(yuǎn)也猜不到了！”從而推出計(jì)數(shù)及判斷語句的嵌套，并用程序進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。這樣由淺入深的設(shè)計(jì)即有利于學(xué)生理解，又可以讓學(xué)生通過這種游戲的例子，寓教于樂中逐步體會(huì)判斷語句的用法。

2.用有意義的VB實(shí)例吸引學(xué)生的眼球，提高課堂教學(xué)的趣味性

將算法與程序設(shè)計(jì)跟日常生活聯(lián)系起來，通過貼近學(xué)生生活的實(shí)例，拉近師生之間的距離。比如：使用隨機(jī)函數(shù)制作人品計(jì)算器，利用圖像框與計(jì)時(shí)器控件制作動(dòng)畫播放器，設(shè)計(jì)一個(gè)簡易計(jì)算器完成加、減、乘、除基本運(yùn)算，利用枚舉算法逐一列舉實(shí)現(xiàn)密碼破解，利用枚舉算法統(tǒng)計(jì)2001到2400年間的閏年，利用解析算法推導(dǎo)公式計(jì)算出租車的費(fèi)用。

3.運(yùn)用化整為零的策略借助VB實(shí)例串聯(lián)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)

由于信息技術(shù)課每周二節(jié)，時(shí)間間隔較長，學(xué)生上下節(jié)知識(shí)串聯(lián)難度較大。針對(duì)這種情況，我想能不能利用信息技術(shù)課的特點(diǎn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中掌握鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。具體做法是每節(jié)課以案例學(xué)習(xí)為主，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)用項(xiàng)目進(jìn)行管理，對(duì)教學(xué)進(jìn)行重新整理，將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)落實(shí)在例子中，并通過不同的實(shí)例鞏固各個(gè)知識(shí)要點(diǎn)。例如在第一節(jié)的例子中，要求圓面積，這里涉及到的兩個(gè)變量S和R均為實(shí)數(shù)（Double）。在第五節(jié)的例子中，求前N個(gè)自然數(shù)之和，這里要求學(xué)生掌握整數(shù)型變量（Integer），學(xué)生編完程序，調(diào)試成功后，再要求把程序改為求前N個(gè)自然數(shù)之積，這時(shí)問題出現(xiàn)了：“數(shù)據(jù)溢出！”然后教師順勢引出長整型（Long）、單精度實(shí)數(shù)型（Single）。雖然在不同的時(shí)間，不同的例子中出現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)類型，但學(xué)生們都掌握了什么時(shí)候該用什么數(shù)據(jù)類型的依據(jù)：程序設(shè)計(jì)要考慮程序運(yùn)行時(shí)變量占用的內(nèi)存空間，夠用就好。

把知識(shí)點(diǎn)分解到例子中學(xué)習(xí)，還要注意小步調(diào)前行。這樣一方面是對(duì)前幾節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的鞏固，又學(xué)了新的知識(shí)。即使在同一節(jié)課中，安排的內(nèi)容也要循序漸進(jìn)。

例如在FOR循環(huán)語句的教學(xué)中，第一步，先讓學(xué)生掌握在窗體上顯示一個(gè)“*”可以用Print語句，第一個(gè)任務(wù)一下子就完成。但當(dāng)連續(xù)演示顯示一顆星時(shí)，窗體上縱向出現(xiàn)了一連串“*”，分析原因：在窗體上顯示內(nèi)容前要先用CLS語句清空。

第二步，在窗體上顯示一列“*”，大家根據(jù)For循環(huán)語句的結(jié)構(gòu)，也很快地完成了。

第三步，在窗體上顯示一排“*”。老師分析Print語句的實(shí)質(zhì)是顯示完內(nèi)容后，自動(dòng)換行。在Print語句后加“；”，可以實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容后，光標(biāo)停在當(dāng)前位置。理解了這一點(diǎn)，第三個(gè)任務(wù)也完成了。

第四步，在窗體上顯示一組正方形的“*”，很顯然，這需要雙重循環(huán)。很多同學(xué)在進(jìn)行嘗試后大喊“不行，都顯示到一排上去了。”我讓大家打開Word，輸入一排“*”后，問“接下來怎么做？”大家異口同聲地回答：“回車”。“怎么實(shí)現(xiàn)？”有個(gè)別學(xué)生做恍然大悟狀：“哦，用一個(gè)不加‘；的Print語句來實(shí)現(xiàn)換行?！薄斑@個(gè)Print語句的位置應(yīng)該在哪里？”“里層循環(huán)的Next語句后面?！焙昧耍谒膫€(gè)任務(wù)過關(guān)。

第五步，在窗體上顯示一組平行四邊形的“*”。我在巡視課堂的過程中發(fā)現(xiàn)有個(gè)別同學(xué)先在Word中輸出*，再分析，再編寫程序。我馬上請“IT小神童”幫大家分析：在每行“*”之前要加入若干個(gè)空格，空格的個(gè)數(shù)和行號(hào)有關(guān)，具體的表達(dá)式為：第i行要有N-i個(gè)空格。

在規(guī)定動(dòng)作完成之后，再讓同學(xué)們自由發(fā)揮，顯示一組三角形的“*”。大家根據(jù)剛才分析的思路動(dòng)手實(shí)踐，做出了各種形狀的三角形。從而摒棄了“老師演示——學(xué)生模仿”單一重復(fù)的做法，實(shí)現(xiàn)了課堂生成。

4.強(qiáng)化作品的“建?！崩砟?/p>

通過設(shè)計(jì)一個(gè)完整的VB作品，讓學(xué)生明確VB程序設(shè)計(jì)的步驟大致分為：（1）建立界面以及界面中的對(duì)象；（2）設(shè)置各個(gè)對(duì)象的屬性；（3）編寫對(duì)象的事件處理過程代碼；（4）調(diào)試、運(yùn)行程序；（5）保存工程，生成可執(zhí)行文件。在設(shè)計(jì)作品的過程中，潛移默化地滲透“對(duì)象”的意識(shí)，強(qiáng)化“建模”理念。

三、上機(jī)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)編程與調(diào)試的相互結(jié)合

技術(shù)高考采取紙筆+上機(jī)的考試形式，這就要求學(xué)生的VB學(xué)習(xí)除了掌握基本概念和基本知識(shí)外，還要有較強(qiáng)的程序調(diào)試能力。當(dāng)編寫好一個(gè)程序時(shí)，必須要經(jīng)過調(diào)試程序這道關(guān)卡，準(zhǔn)確地知道程序的執(zhí)行情況。一旦提示錯(cuò)誤信息，根據(jù)出錯(cuò)信息或“調(diào)試”功能找到出錯(cuò)的語句，分析出錯(cuò)的原因。比如缺少某個(gè)對(duì)象、結(jié)果溢出、類型不匹配、數(shù)組元素下標(biāo)越界、子程序或函數(shù)未定義、無效的過程調(diào)用或參數(shù)等。通過修改代碼糾正錯(cuò)誤，學(xué)生從中可以學(xué)到更多的東西。因此，教師要多給學(xué)生一些犯錯(cuò)的機(jī)會(huì)，這樣學(xué)生會(huì)成長的更快。

學(xué)生作業(yè)中有些錯(cuò)誤是共性的，有些錯(cuò)誤甚至是出人意料的，教師可以從錯(cuò)誤中學(xué)到很多新的內(nèi)容。例如在做“猜數(shù)游戲”這個(gè)作業(yè)時(shí)，有學(xué)生舉手說為什么他編的程序每次猜的數(shù)都只能是0。我仔細(xì)看了他的代碼，沒有錯(cuò)誤，再仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)是在定義全局變量N（被猜的那個(gè)隨機(jī)數(shù)）時(shí)他輸成了A，也就是被猜的那個(gè)數(shù)N變成了局部變量，那么每次運(yùn)行調(diào)試時(shí)，代碼全都能過，就是被猜的那個(gè)數(shù)沒有定義過，所以只能是零。由于當(dāng)時(shí)還沒有講到過程與函數(shù)，全局變量和局部變量不能多講，我只讓那位學(xué)生先把A改成N。通過這件事，我意識(shí)到在調(diào)試過程中碰到的問題可以為以后的學(xué)習(xí)打下伏筆，由此，我要求學(xué)生在調(diào)試過程中碰到的錯(cuò)誤以注釋語句的形式保存在代碼中，一方面可以加深印象，另一方面可以為以后的學(xué)習(xí)作鋪墊。

總之，算法與程序設(shè)計(jì)本身是抽象的，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，通過問題解決，把難點(diǎn)內(nèi)容、專業(yè)術(shù)語、理論知識(shí)具體化、感性化、趣味化，學(xué)生必定學(xué)得生動(dòng)活潑。此外學(xué)生本身就是快樂的發(fā)現(xiàn)者和創(chuàng)造者，盡量讓學(xué)生獨(dú)立操作，表達(dá)多角度進(jìn)行創(chuàng)造性思維活動(dòng)以充分挖掘出學(xué)生巨大潛能，讓學(xué)生或?yàn)檎n堂學(xué)習(xí)的主人，不但會(huì)讓我們的課堂充滿趣味，更為重要的是培養(yǎng)了學(xué)生探究，合作交流自主學(xué)習(xí)的能力。

【參考文獻(xiàn)】

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[3] 胡志洪.《算法與程序設(shè)計(jì)》課程的有效教學(xué)[J]. 軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2012，（1）.

（作者單位：浙江省臺(tái)州市黃巖區(qū)靈石中學(xué)）