高中信息技術(shù)課堂C2B教學(xué)模式在算法與程序設(shè)計教學(xué)中的實踐與研究

摘要：信息技術(shù)學(xué)科是一門涉及軟件門類非常廣泛、實踐性很強的課程，無論是office軟件的應(yīng)用還是多媒體的平面設(shè)計、動畫設(shè)計、聲音、視頻編輯，或是Visual Basic的程序設(shè)計與算法等，這些軟件在教學(xué)過程中都需要借助于電腦才能完成，但是由于考試的方式是要求在紙質(zhì)卷面上完成的，并沒有電腦可以使用，這就要求考生在考試時能做到面前沒有電腦而心中有電腦，讓平時在電腦CPU中運算的過程變成在自己“大腦”中運算。要想在考試的時候做到心中有電腦就必須要求教師平時的教學(xué)模式就是培養(yǎng)學(xué)生心中有電腦的模式，而這種模式，我們就稱之為“C2B（Computer to Brains）教學(xué)模式”。

關(guān)鍵詞：高中信息技術(shù);C2B教學(xué)模式;新高考;算法與程序設(shè)計;研究實踐

一、 問題提出

在新高考之前高中信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平考試是采用上機考試形式。

新高考之后高中信息技術(shù)學(xué)業(yè)水平考試及高考選考是采用紙筆測試方式。

從近幾年信息技術(shù)考試及教學(xué)所涉及的軟件來看，不管其版本如何變化，這些軟件都是需要在電腦上安裝運行的，而新高考之后，考試的方式采用紙筆測試方式，這就要求考生在沒有電腦的情況下能夠推算出軟件運行的結(jié)果或者運行的過程，這就需要學(xué)生具備較強的計算思維、解決問題的思維和意識、知識建構(gòu)和創(chuàng)新能力，同時也對教師的教學(xué)模式提出了挑戰(zhàn)，新高考需要教師創(chuàng)設(shè)一種新的教學(xué)模式，這種教學(xué)模式要能夠用人腦模擬出電腦程序運行的過程和運算結(jié)果，以此培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，提高學(xué)生的學(xué)業(yè)水平，提升學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)，我們把這種教學(xué)模式稱之為“C2B（Computer to Brains）教學(xué)模式”。

二、 總體設(shè)計與實施

面對學(xué)業(yè)水平考試與“7選3”考試模式的改革，在機房人手一機的上機實踐課已經(jīng)迫切需要進(jìn)行變革，我技術(shù)組在課題組長的帶領(lǐng)下，進(jìn)行了“C2B（Computer to Brains）”教學(xué)模式的研究與設(shè)計，主要方法是從《信息技術(shù)基礎(chǔ)》《多媒體技術(shù)應(yīng)用》《算法與程序設(shè)計》三本浙江教育出版社出版的教材中提取適合于“C2B（Computer to Brains）”教學(xué)的知識點，結(jié)合《浙江考試》和《浙江省普通高中學(xué)業(yè)水平考試暨高考選考科目考試標(biāo)準(zhǔn)-信息技術(shù)》的知識掌握程度與要求，分類、分層設(shè)計“C2B（Computer to Brains）”的教學(xué)模式與學(xué)習(xí)模式。

三、 基于《算法與程序設(shè)計》的設(shè)計與實踐

《算法與程序設(shè)計》一書中主要的知識點有：枚舉算法;解析算法;排序算法;查找算法;遞歸算法等。相關(guān)軟件為：Visual Basic。

（一） 從“電腦（C）”到“人腦（B）”

1. 讀程序求答案

在上機考試時，這類題目可以將程序代碼貼到command的click（）事件中，就可以直接得到結(jié)果，有這樣一個上機考試題如考題10所示。

考題10：有如下VB程序段：

Dim a（1 To 5） AsInteger，i As Integer，c As Integer

a（1）=2：a（2）=1：a（3）=3：a（4）=4：a（5）=5

c=0

For i=3 To 5

If a（i-2）+a（i-1）=a（i）Then c=c+1

Next i

Text1.Text =Str（c）

該程序段運行后，文本框Textl中顯示的內(nèi)容是

A. 1B. 2C. 3D. 4

在Visual Basic中運行后，得出結(jié)果為2，答案是：B。

但是，如果這個考題是紙筆考試的題目，并沒有電腦和Visual Basic程序可以運行，那么，就需要運用心中的電腦，啟動“C2B（Computer to Brains）”模式進(jìn)行求解。

考題10解答：從程序中可以得知，i是循環(huán)變量，從3到5循環(huán)3次

當(dāng)i=3的時候，如果a（3-2）+a（3-1）=a（3）那么c=c+1

代入：2+1=3那么c=0+1=1

當(dāng)i=4的時候，如果a（4-2）+a（4-1）=a（4）那么c=c+1

代入：1+3=4那么c=1+1=2

當(dāng)i=5的時候，如果a（5-2）+a（5-1）=a（5）那么c=c+1

代入：3+4=5不成立，那么c=c+1不執(zhí)行

退出循環(huán)，Text1.Text=2答案是：B

2. 推原理求答案

在紙筆考試中，需要從原理出發(fā)，比如對分查找一個數(shù)剩下的區(qū)間長度是多少，有這樣一個紙筆考試題如考題11所示。

考題11：已知單調(diào)函數(shù)f（x）在[0，1]區(qū)間存在一個x0，使f（x0）=0?，F(xiàn)用對分查找法搜索x0的值，開始搜索區(qū)間為[0，1]，若經(jīng)過10次對分查找后還需繼續(xù)搜索，則第11次搜索區(qū)間的長度為（）

A . 12

B. 110

C. 1102

D. 1210

考題11解答：對分查找的原理是在n個有序的數(shù)據(jù)中查找key，若通過第1次比較尚未找到key，剩下需要繼續(xù)查找的數(shù)據(jù)個數(shù)不會超過n2，通過2次比較尚未找到key，剩下的數(shù)據(jù)個數(shù)不超過n22，通過第k次比較，若還未找到key時，剩下需要繼續(xù)查找的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)不超過n2k。因此，本題若經(jīng)過10次對分查找后還需繼續(xù)搜索，則第11次搜索區(qū)間的長度為1210。答案是：D。

（二） 從“現(xiàn)象”看“本質(zhì)”

在紙筆考試過程中，要從原理出現(xiàn)，抓住典型算法的程序?qū)崿F(xiàn)代碼特點，但是又不能被現(xiàn)象所迷惑，要透過程序現(xiàn)象看到算法本質(zhì)。

現(xiàn)有紙筆考試題如考題12所示，這是屬于冒泡排序還是選擇排序呢？

考題12：有如下程序段：

For i=1 To 2

For j=5 To i+1 Step-1

If a（j）>a（i）Then

t=a（j）：a（j）=a（i）：a（i）=t

End If

Next j

Next i

數(shù)組元素a（1）到a（5）的值依次為“33，24，45，16，77”，經(jīng)過該程序段“加工”后，數(shù)組元素a（1）到a（5）的值依次為

A. 77，45，33，16，24

B. 77，33，45，16，24

C. 77，24，45，16，33

D. 77，45，33，24，16

考題12答題：從程序結(jié)構(gòu)來看，這比較像是冒泡排序，“For i=1 To 2”那就是循環(huán)2次，進(jìn)行了2次的排序，如果按冒泡排序2次來推理，答案是：D。但是，看程序“If a（j）>a（i）Then”那是a（j）和a（i）進(jìn)行比較，當(dāng)i=1的時候，j從5到2循環(huán)4次，每次都是和a（1）進(jìn)行比較，如果a（j）>a（i）那么就交換，從右邊開始，依次和第1個數(shù)進(jìn)行比較，如果大于第1個數(shù)，那么就交換，而冒泡排序則是a（j）和a（j-1）相鄰的兩個數(shù)字進(jìn)行兩兩比較。這樣看來，這是屬于選擇排序的原理，如果按選擇排序進(jìn)行2次排序的話，那么正確答案是：A。

所以，我們在學(xué)習(xí)中除了要認(rèn)清程序結(jié)構(gòu)的特征，還必須要知道算法的原理，做到看程序代碼的同時，心中有一組對應(yīng)的數(shù)據(jù)在運行著。

四、 研究成效與結(jié)論

“C2B（Computer to Brains）”教學(xué)模式通過一年的研究設(shè)計與實踐操作之后，取得了顯著的成效，主要表現(xiàn)如下。

（一） 形成了系列“C2B（Computer to Brains）”教與學(xué)模式

通過一年的研究與實踐，取得的成果是：形成了系列“C2B（Computer to Brains）”教學(xué)模式，在“C2B（Computer to Brains）”教學(xué)模式指導(dǎo)下的信息技術(shù)教學(xué)逐步形成了學(xué)生的“C2B（Computer to Brains）”學(xué)習(xí)模式。

（二） 提高了考試成績

1. 考試成績平均分最高

在7門學(xué)科中，考試的平均分最高，如表1所示：

2.考試成績高分段最多

在7門學(xué)科中，考試的高分段最多，如表2所示：

（三）提升了學(xué)科核心素養(yǎng)

“C2B（Computer to Brains）”教學(xué)模式的特點：面前沒有電腦，心中自有電腦，紙上是靜態(tài)的程序，心中有動態(tài)的運行，透過程序現(xiàn)象，抓住算法本質(zhì)，研究圖文表象，推理媒體運行，眼前運筆方寸，心中自有乾坤。同時教師在教學(xué)中時常以自己獨立創(chuàng)新的教學(xué)意識、行為、方法及能力，去潛移默化地影響、感染和帶動學(xué)生創(chuàng)新思維能力的形成和發(fā)展。在學(xué)科教學(xué)中逐步地形成了學(xué)生的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等，逐步地提升了學(xué)科的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶增樂.信息技術(shù)基礎(chǔ)[M].杭州：浙江教育出版社，2012.

[2]陶增樂.多媒體技術(shù)應(yīng)用[M].杭州：浙江教育出版社，2012.

作者簡介：

任軍，浙江省杭州市，杭州師范大學(xué)附屬中學(xué)。