深挖教材知識中的算法以落實信息意識的培養(yǎng)

朱國松

摘 要：信息意識的提升依托于教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)信息情境，提供發(fā)現(xiàn)問題、自主解決問題的機會。目前高中信息技術(shù)課堂更側(cè)重于計算思維的培養(yǎng)，很多時候課堂教學(xué)的情境設(shè)置有所欠缺。通過一節(jié)VB課為例，以JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)中的ZigZag掃描算法的實現(xiàn)為載體，思考信息意識與計算思維的協(xié)同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信息意識;計算思維;協(xié)同發(fā)展

一、信息技術(shù)教學(xué)選材的局限性

自新課標(biāo)指出“高中信息技術(shù)課程旨在全面提升全體高中學(xué)生的信息素養(yǎng)”以來，一線教師的課堂教學(xué)就非常注重核心素養(yǎng)特別是計算思維的培養(yǎng)，為求更好地鍛煉學(xué)生的思維，矩陣轉(zhuǎn)換、約瑟夫環(huán)等知識點也被引入信息技術(shù)課堂。這類素材在遷移性與層次性方面稍顯不足，對信息意識的培養(yǎng)起到的作用有限。因此，如何在利用這些知識培養(yǎng)學(xué)生計算思維的同時切實提高學(xué)生的信息意識，是非常值得探討的問題。下面，筆者通過自己的一節(jié)示范課來談一些感悟。

二、挖掘教材知識中的算法知識，遷移并層層深入

（一）課堂引入——小游戲與伏筆

本節(jié)課以位圖圖像作為主題進行深入，因此選擇的小游戲為“校標(biāo)拼圖”。以位圖圖像放大以后失真的情況，引導(dǎo)學(xué)生回顧相關(guān)知識內(nèi)容，同時拼圖的過程有一個與本課內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的伏筆。

（二）巧妙設(shè)問，以學(xué)生為主體進行知識回顧

位圖圖像的知識難度不大，因此不妨將課堂還給學(xué)生，由他們來完成知識點的回顧與梳理，在知識運用的過程中，增強學(xué)生的主體性并提升學(xué)科成就感。

師：圖中出現(xiàn)的小方塊是什么，這是我們學(xué)習(xí)過的哪一種圖像，這種圖像的特點是什么？

生：這些小方塊是像素，是記錄位圖圖像屬性的基本單位，位圖圖像適合表現(xiàn)層次和色彩比較豐富的圖像，所需要的存儲空間較大。

師：既然我們提到了存儲空間，未經(jīng)壓縮的位圖圖像的存儲容量如何計算？以老師的手機為例，相機分辨率達到了5632*4224，那么一張照片的容量有多大？

生：存儲量=水平像素*垂直像素*每像素色彩編碼位數(shù)/8（字節(jié)），約為64MB。

師：實際觀察照片信息，為什么容量沒有那么大？

生：圖像格式為“.jpg”，說明圖像經(jīng)過了壓縮，采用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)為JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生非常順利地梳理了位圖圖像的知識，也引出了本節(jié)課的教學(xué)重點，即JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)壓縮的知識點包括數(shù)據(jù)冗余的幾種情況與各種數(shù)據(jù)文件的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，因為涉及一些專業(yè)名詞，學(xué)生對于這塊內(nèi)容的掌握不是非常好。比如前面就有不少學(xué)生將靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)說成了JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)，因此，教師抓住這一點作為信息情境，引導(dǎo)學(xué)生對JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)展開探索。

（三）分析學(xué)情找準(zhǔn)落點，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)從算法到程序?qū)崿F(xiàn)的銜接

JPEG壓縮編碼算法一般可以分為11個步驟，其中部分內(nèi)容明顯超出學(xué)生當(dāng)前的認知水平。本節(jié)課的學(xué)生剛剛完成選考部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，結(jié)合這一現(xiàn)狀，選定了以ZigZag掃描作課堂教學(xué)的素材。

1.算法思想

ZigZag掃描的原理如圖所示，經(jīng)過分塊處理之后，圖像壓縮的基本單元是8*8的像素塊。學(xué)生觀察示意圖就能夠快速地了解這種掃描的思想，下面教師通過引入數(shù)組下標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生進行觀察。

2.觀察與發(fā)現(xiàn)

引入數(shù)組下標(biāo)并進行ZigZag掃描之后，學(xué)生得到下圖中的結(jié)果。在完成表格的過程中，引導(dǎo)學(xué)生觀察下標(biāo)數(shù)據(jù)的特征，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律。比如學(xué)生很容易就發(fā)現(xiàn)奇數(shù)行和偶數(shù)行都是等差數(shù)列。又比如學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)以最長的對角線為界限，上下兩部分數(shù)據(jù)的個數(shù)是對稱的，并且在首下標(biāo)的規(guī)律上也各不相同。因此，教師引導(dǎo)學(xué)生，進一步將問題進行細化。

3.細化問題，分步解決

由于上半部分數(shù)據(jù)的特征與下半部分顯然是有較大的差異的，因此引導(dǎo)學(xué)生聚焦掃描結(jié)果的上半部分。引入循環(huán)變量i之后，關(guān)注兩點，一是首下標(biāo)的確定，二是等差數(shù)列進行幾次。學(xué)生很快就發(fā)現(xiàn)了規(guī)律，奇數(shù)行的首下標(biāo)為8*i-7，偶數(shù)行的首下標(biāo)為i，遞增遞減i-1次。這里也解開了拼圖游戲中留下的伏筆，拼圖時先找到四個角，然后完成中間部分，這里我們需要先找到首下標(biāo)。

4.實現(xiàn)與提高

接下來繼續(xù)探索下半部分掃描的規(guī)律是什么，如何用程序設(shè)計實現(xiàn)，如需要將ZigZag掃描用在m*m的矩陣上，那么程序的代碼又應(yīng)該如何修改？學(xué)生都抱有極大的興趣，通過討論與合作，很快就確定了解決方法并通過程序得以實現(xiàn)。

三、小結(jié)

課堂的最后，教師在引導(dǎo)學(xué)生進行回顧與總結(jié)時，學(xué)生非常整齊地喊出了JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。核心素養(yǎng)的四個方面是一個有機的整體，單獨凸顯哪一個方面都不利于學(xué)生的長遠發(fā)展。教師在思考如何將核心素養(yǎng)落實到課堂教學(xué)中時，需要特別注意均衡發(fā)展。通過深挖教材知識中的算法，一方面可以幫助學(xué)生鞏固對信息技術(shù)專業(yè)名詞的掌握;另一方面通過現(xiàn)有的信息情境，遷移舊知進而引出新知，更有學(xué)習(xí)的連貫性和目的性。在不斷鞏固和拓展的過程中，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)在教師的課堂中悄無聲息間得到了落實。

參考文獻：

[1]唐立平.高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生信息核心素養(yǎng)的策略[J].信息與電腦，2018（20）.

[2]梁明.在高中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)[J].中國教育技術(shù)裝備，2017（19）.

編輯 溫雪蓮