基于Raptor可視化程序設(shè)計環(huán)境的高中生程序教學(xué)策略研究

胡承豐

浙江省新高考已經(jīng)進行了四年，技術(shù)科目的蓬勃發(fā)展吸引了眾多考生。技術(shù)課程實踐性強，突出動手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，其中“算法與程序設(shè)計”模塊對學(xué)生的抽象思維和邏輯思維能力要求較高。因此，作為技術(shù)學(xué)科重頭戲的“算法與程序設(shè)計”模塊，往往令技術(shù)選考生們望而生畏。

“算法與程序設(shè)計”不同于以往的任何一門課程，它代表著一種全新的思維模式，沒有任何基礎(chǔ)的高中生學(xué)習(xí)起來有一定難度。如何幫助他們突破程序?qū)W習(xí)的壁壘，除了常規(guī)的習(xí)慣養(yǎng)成，還需要具有創(chuàng)新的教學(xué)方法與策略。筆者經(jīng)過長期的探索與實踐認(rèn)為，在程序教學(xué)中借助Raptor可視化程序設(shè)計環(huán)境，從結(jié)構(gòu)算法顯性化、方法形式多元化和習(xí)慣養(yǎng)成三個維度的教學(xué)策略入手，可以幫助技術(shù)選考生突破程序?qū)W習(xí)的難點，高質(zhì)高效地提升他們的算法與程序設(shè)計能力。在程序教學(xué)中，使用Raptor輔助教學(xué)的具體教學(xué)方法與策略，如下圖所示。

● 結(jié)構(gòu)算法顯性化，突破思維屏障

Raptor軟件繪制流程圖克服了傳統(tǒng)流程圖無法直觀體驗算法運行實現(xiàn)效果的缺陷，將程序結(jié)構(gòu)算法動態(tài)、直觀、真實地展現(xiàn)在了學(xué)生的面前，幫助學(xué)生繞過思維的屏障，使他們能邊看邊思考，真正地理解程序的控制結(jié)構(gòu)和算法思想，更輕松地學(xué)習(xí)程序設(shè)計。在具體教學(xué)過程中，筆者通過Raptor幫助學(xué)生理解程序的三種基本控制結(jié)構(gòu)和各種基礎(chǔ)算法。

1.利用Raptor幫助學(xué)生理解程序的三種基本控制結(jié)構(gòu)

理論和實踐證明，無論多復(fù)雜的算法均可通過順序、分支和循環(huán)這三種基本控制結(jié)構(gòu)構(gòu)造出來，它們是程序設(shè)計中的基本框架。對基本框架的理解，有助于學(xué)生對程序結(jié)構(gòu)的整體把握，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

2.利用Raptor幫助學(xué)生理解各種基礎(chǔ)算法

如果說語法和結(jié)構(gòu)是程序的肉體和骨架，那么算法就是程序設(shè)計的靈魂，算法思想與問題求解的思路是程序設(shè)計的重點。Raptor將復(fù)雜的算法結(jié)構(gòu)動態(tài)展示，讓學(xué)生了解算法的來龍去脈，理解算法的本質(zhì)，把握程序設(shè)計的精髓。

● 方法形式多元化，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

程序?qū)W習(xí)相對其他科目來說，不僅難度大，而且略顯枯燥、乏味，如果教師不注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，很容易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，不利于該課程的開展和學(xué)生的持續(xù)發(fā)展。因此，在使用Raptor輔助教學(xué)的過程中，筆者根據(jù)高中學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和身心發(fā)展規(guī)律，以豐富多彩的教學(xué)內(nèi)容和靈活多樣的教學(xué)形式，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.挖空留白，降低學(xué)習(xí)難度，激發(fā)成就感

程序設(shè)計初學(xué)者普遍存在沒思路、不知從何下手的問題，此時如果不加引導(dǎo)，學(xué)生無法獲得成功的體驗，很容易自暴自棄。在最初使用Raptor設(shè)計流程圖或者遇到有一定難度的項目時，可以適當(dāng)降低要求，不要求學(xué)生完成整個的流程圖，對關(guān)鍵部分采用挖空留白的方式，排除一切干擾因素，有效降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，達到讓學(xué)生“會思考”的目的。這樣做既達到了教學(xué)目標(biāo)，又能讓學(xué)生體驗成功的樂趣，激發(fā)學(xué)生的成就感。

2.設(shè)置分層任務(wù)，滿足不同層次學(xué)生的需求，促進個性化發(fā)展

學(xué)生對程序的認(rèn)知和理解存在著思維的差異性與層次性，在使用Raptor輔助教學(xué)的過程中，筆者將問題細(xì)化，分級呈現(xiàn)，方便學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)任務(wù)，進而循序漸進地分層學(xué)習(xí)?；A(chǔ)任務(wù)面向全體學(xué)生，而拓展作業(yè)難度相對大一些（既是對所講內(nèi)容的補充和提高，又是對部分學(xué)習(xí)水平較高的學(xué)生的能力的提升、知識的拓展與引領(lǐng)）。合理的分層任務(wù)讓所有學(xué)生都能得到相應(yīng)的提高，同時也促進個性化發(fā)展。

3.著眼算法多樣性和算法優(yōu)化，體驗算法魅力

在使用Raptor的過程中，可以引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生獨立思考，提倡算法多樣化和算法優(yōu)化，讓學(xué)生感受算法特有的思維魅力，進一步內(nèi)化學(xué)習(xí)動機，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。優(yōu)化算法是一個逐步領(lǐng)悟、自我體驗、自我選擇的過程，是學(xué)生自我完善的過程。學(xué)生在展示交流、討論的過程中，受到啟發(fā)，產(chǎn)生對自己的算法進行改造的強烈愿望。

4.精選課堂范例，增強趣味性，活躍課堂氣氛

在實施教學(xué)的過程中增強教學(xué)的趣味性，能更好地調(diào)動學(xué)生的多種感官參與學(xué)習(xí)，優(yōu)化教學(xué)過程，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生的思維變得活躍、思路變得開闊，是構(gòu)建高效課堂的重要手段。在使用Raptor輔助教學(xué)的過程中，可以通過精選課堂范例，增強課堂趣味性，活躍課堂氣氛，讓學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中感受程序?qū)W習(xí)的樂趣。

● 習(xí)慣養(yǎng)成，強化程序思維

學(xué)習(xí)程序設(shè)計的目的不僅僅是讓學(xué)生學(xué)會寫幾段代碼，或掌握那些解決問題的工具，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的程序思維，訓(xùn)練解決問題的思維方式，有效提升解決問題的能力。

在程序?qū)W習(xí)過程中，使用Raptor制作流程圖，可以幫助學(xué)生養(yǎng)成先理解思考，再規(guī)劃，最后實施的習(xí)慣，其實也就是程序思維的培養(yǎng)，程序思維的培養(yǎng)能讓學(xué)生在處理問題時效率更高。

“算法與程序設(shè)計”是高中生頗為頭疼的內(nèi)容。在教學(xué)中可以通過Raptor可視化程序設(shè)計環(huán)境的輔助，從上述三個維度出發(fā)，將結(jié)構(gòu)算法顯性化，幫助學(xué)生突破思維屏障，通過多元化的方式方法，激發(fā)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之逐步養(yǎng)成良好的程序思維習(xí)慣，最終讓學(xué)生具有良好的程序?qū)崿F(xiàn)能力，促進學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的提升。