生活中的“小程序”助力算法與程序設(shè)計學(xué)習(xí)

教學(xué)背景

本課例借助學(xué)生熟悉的小程序與隨機(jī)函數(shù)的有機(jī)融合，在寓教于生活的過程中讓學(xué)生強(qiáng)化用已學(xué)的算法與程序設(shè)計知識解決問題的方法與過程。小程序激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓他們體驗由知識的“趣味性”過渡到解決問題的“獲得感”。

此外，教師也讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動性。學(xué)生通過小組研討、建立模型等一系列過程完成主題探究任務(wù)，進(jìn)一步提升學(xué)生使用算法解決實際問題的能力與創(chuàng)造性。而結(jié)合生活中的驗證碼、驗證字符和驗證圖片等實例，也能夠體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全的重要意義。

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能 復(fù)述隨機(jī)函數(shù)Rnd（ ）的功能，能根據(jù)需要完成隨機(jī)函數(shù)Rnd（ ）表達(dá)式的書寫。

過程與方法 根據(jù)問題的需求分析，嘗試分解和細(xì)化問題，借助隨機(jī)函數(shù)Rnd（ ）化歸為算法并解決實際問題。

情感態(tài)度與價值觀 體驗程序設(shè)計的魅力，提升用計算機(jī)解決生活實際問題的能力;通過驗證圖片與驗證字符等實例遷移隨機(jī)函數(shù)的知識，提升網(wǎng)絡(luò)安全意識。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 隨機(jī)函數(shù)在VB程序中的使用。

教學(xué)難點(diǎn) 應(yīng)用隨機(jī)函數(shù)解決實際生活中的問題。

教學(xué)過程

一、初步體驗隨機(jī)函數(shù)

教師采用模擬微信搶紅包這一情境，逐步引申到“使用隨機(jī)函數(shù)生成兩位正整數(shù)”等算法問題的求解。依次圍繞“體驗搶紅包—化歸為算法問題—制作紅包（編程實現(xiàn)）”三個教學(xué)環(huán)節(jié)逐步推進(jìn)。

（一）體驗搶紅包

在第一個“體驗搶紅包”環(huán)節(jié)中，教師將事先編譯好的程序“搶紅包.exe”下發(fā)給學(xué)生，供學(xué)生操作體驗搶紅包的過程。學(xué)生在體驗的過程中，逐步產(chǎn)生探索的興趣，由直觀體驗到理性分析，進(jìn)而過渡到算法問題的化歸。

（二）化歸為算法問題

教師展示微信群拼手氣發(fā)紅包界面，讓學(xué)生思考：“何為‘拼手氣？搶到的紅包金額有什么共同特點(diǎn)？”再由“拼手氣”化歸為“產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)”問題，由“10元至99元”化歸為“兩位正整數(shù)”問題。之后教師引入隨機(jī)函數(shù)概念及其默認(rèn)取值范圍、“隨機(jī)種子”概念，進(jìn)而與學(xué)生一同推導(dǎo)隨機(jī)生成兩位正整數(shù)的公式。

（三）搶紅包程序?qū)崿F(xiàn)

搶紅包VB編程界面及代碼如圖1所示。

二、隨機(jī)函數(shù)知識遷移

（一）數(shù)字驗證碼（隨機(jī)數(shù)→數(shù)字）

1.程序背景

教師展示日常生活中手機(jī)用戶收到的短信驗證碼截圖，并介紹短信驗證碼：“短信驗證碼是通過發(fā)送驗證碼到手機(jī)的一種有效的驗證碼系統(tǒng)，通常由6位阿拉伯?dāng)?shù)字組成?！?/p>

教師布置任務(wù)：如何讓計算機(jī)生成并顯示數(shù)字驗證碼？

2.化歸為算法問題

教師引導(dǎo)學(xué)生思考并回答短信驗證碼的共同特征，即“6位正整數(shù)”，其后組織學(xué)生以小組為單位設(shè)計算法。

方法1：每次生成1位隨機(jī)正整數(shù)，重復(fù)6次，流程圖如圖2所示。

方法2：將該6位正整數(shù)看做是一個整體，生成1個在100000～999999范圍內(nèi)的6位隨機(jī)正整數(shù)，流程圖如圖3所示。

3.短信驗證碼程序?qū)崿F(xiàn)

“數(shù)字短信驗證碼”的方法1編程代碼如圖4，方法2編程代碼如圖5所示。

（二）字符驗證碼（隨機(jī)數(shù)→字符）

1.程序背景

教師展示驗證字符的截圖，并簡要介紹：“驗證字符在頁面的驗證碼輸入框附近以圖片的形式展示，此類驗證碼一般由4個字母與數(shù)字混合組成?！?/p>

教師布置任務(wù)：如何讓計算機(jī)生成并顯示4位數(shù)字、字母組合的字符？

2.化歸為算法問題

教師闡釋思路：讓計算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生4次隨機(jī)數(shù)，每次選取的隨機(jī)數(shù)要符合數(shù)字、字母對應(yīng)ASCII碼范圍（48～122），并將其轉(zhuǎn)化為ASCII碼字符輸出。

其中，字符“0～9”對應(yīng)的ASCII碼值為48～57;“A～Z”對應(yīng)的ASCII碼值為65～90;“a～z”對應(yīng)的ASCII碼值為97～122。

3.字符驗證碼程序?qū)崿F(xiàn)

“驗證字符”的最終程序界面如圖6所示，VB編程代碼如圖7所示。

三、隨機(jī)函數(shù)拓展探究

（一）圖片驗證碼（隨機(jī)數(shù)→圖片）

為防搶票軟件，鐵路12306網(wǎng)站將驗證碼區(qū)域升級為選取圖片模式。用戶需要從給定的圖片范圍中選擇符合要求的圖片，點(diǎn)擊“刷新”，可以隨機(jī)更換圖片，如圖8所示。

教師布置任務(wù)：隨機(jī)生成3張圖片，點(diǎn)擊刷新，隨機(jī)更換圖片。

（二）化歸為算法問題

教師闡釋思路：1.將程序界面劃分為3個區(qū)域，每個區(qū)域疊放2張圖片。2.設(shè)置范圍1～2的隨機(jī)函數(shù)，當(dāng)抽到“1”時，顯示圖片1、3、5，隱藏圖片2、4、6;當(dāng)抽到“2”時，反之。3.點(diǎn)擊“刷新”，切換圖片。

（三）圖片驗證碼程序?qū)崿F(xiàn)

“圖片驗證碼”最終程序界面如圖9所示，VB編程代碼如圖10所示。

教學(xué)反思

本課例從生活的真實情境出發(fā)，以隨機(jī)函數(shù)的使用為主軸線，融合“隨機(jī)數(shù)→數(shù)字”（搶紅包、數(shù)字驗證碼）、“隨機(jī)數(shù)→字符”（字符驗證碼）、“隨機(jī)數(shù)→圖片”（圖片驗證碼），讓學(xué)生運(yùn)用隨機(jī)函數(shù)解決生活中的問題，鍛煉了學(xué)生的知識應(yīng)用能力。

學(xué)生體驗感興趣的新媒體應(yīng)用，有助于提升學(xué)習(xí)積極性。如何把這份積極性進(jìn)行有效發(fā)揮？就要由直觀體驗過渡到理性分析，讓學(xué)生融合所學(xué)算法知識實現(xiàn)其功能，進(jìn)而提升學(xué)生程序設(shè)計學(xué)習(xí)的“獲得感”。

教師在本節(jié)課中提供了新媒體情境讓學(xué)生理解知識、實現(xiàn)功能，與此同時學(xué)生要主動思考與實踐所學(xué)知識的價值性與實踐意義。所以，在課程探究環(huán)節(jié)，教師讓學(xué)生帶著線索（隨機(jī)函數(shù)）去思考與實踐，將課堂還給學(xué)生，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。