當(dāng)程序設(shè)計遇上繞口令

劉鋒

● 教材分析

本節(jié)課使用的教材是廣東教育出版社出版的《數(shù)據(jù)與計算》，內(nèi)容為該教材第四章“運用循環(huán)結(jié)構(gòu)描述問題求解過程”中的第二節(jié)“while循環(huán)的應(yīng)用”。循環(huán)結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計中常用的三種基本結(jié)構(gòu)之一，也是讓計算機自動完成重復(fù)工作的常見方式。在Python中，循環(huán)結(jié)構(gòu)主要有for循環(huán)、while循環(huán)、循環(huán)嵌套等。本節(jié)課是繼計數(shù)循環(huán)for循環(huán)的應(yīng)用后的一節(jié)課。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生要進(jìn)一步了解循環(huán)的基本結(jié)構(gòu)，熟悉條件循環(huán)的執(zhí)行過程和while循環(huán)語句的格式，并應(yīng)用于實際問題的解決，這也是本節(jié)課的重點和難點。

● 學(xué)情分析

從學(xué)生的知識上看，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了Python程序設(shè)計的變量、賦值、表達(dá)式、關(guān)系運算等基礎(chǔ)知識，熟悉了算法設(shè)計及描述方法，知道計算機編程解決問題的過程，并通過for循環(huán)的應(yīng)用，對循環(huán)結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識。從學(xué)生的能力來看，高一學(xué)生已經(jīng)具備了分析、抽象、建模和獨立思考能力，有正確的價值觀、信息意識和社會責(zé)任感，具備一定的計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等能力。通過教師啟發(fā)引導(dǎo)，學(xué)生能自主探究完成本節(jié)課的小任務(wù)。

● 教學(xué)目標(biāo)

熟悉while循環(huán)語句的格式，掌握條件循環(huán)的使用方法，并應(yīng)用于實際問題的解決。

● 教學(xué)重點、難點

while循環(huán)語句的格式，并應(yīng)用于實際問題的解決。

● 教學(xué)策略

本節(jié)課面對的高一年級學(xué)生大多來自鄉(xiāng)鎮(zhèn)，平翹舌不太能分清?？紤]到上課時學(xué)生有可能會因發(fā)不好音而不愿配合再練習(xí)體會繞口令，于是筆者在選擇繞口令時，沒有選擇帶“z、c、s、zh、ch、sh”聲母的繞口令，而是挑選了“奔跑拼博評標(biāo)兵（訓(xùn)練b、p）”。

本節(jié)課以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，采用基于問題的學(xué)習(xí)模式，結(jié)合任務(wù)驅(qū)動，以練習(xí)和模擬輸出不同形式的繞口令為切入點，充分挖掘繞口令練習(xí)氣息的重要作用，拓展學(xué)生的視野，使學(xué)生在探究條件循環(huán)的同時，掌握說好普通話的方法與技巧。

● 教學(xué)準(zhǔn)備

課前下發(fā)資源包、微課、導(dǎo)學(xué)案，測試課件播放，調(diào)試教師機、學(xué)生機Python運行環(huán)境等。

● 教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入

教師活動：明確練習(xí)繞口令要發(fā)音標(biāo)準(zhǔn)、吐字清晰，然后盡量加快速度。屏幕展示一段繞口令——奔跑拼博評標(biāo)兵，帶領(lǐng)學(xué)生一起練習(xí)。

學(xué)生活動：跟讀后，一口氣連續(xù)說三遍繞口令，體會計數(shù)循環(huán)的思想。

師生共同回顧for語句的基本格式，特別是Python程序設(shè)計語言對循環(huán)體約定的格式：列表后必須跟英文狀態(tài)的冒號;循環(huán)體必須相對關(guān)鍵詞for有縮進(jìn)。學(xué)生完善“繞口令1.py”程序（如圖1），模擬循環(huán)輸出三遍繞口令。

知識推進(jìn)：常練一口氣說多遍繞口令，還能訓(xùn)練氣息。有一種練習(xí)氣息的方法——深吸一口氣，然后連續(xù)說同一段繞口令，直到氣息用完為止。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)意在通過模擬循環(huán)輸出繞口令，回顧計數(shù)循環(huán)for語句及其應(yīng)用;通過練習(xí)繞口令激發(fā)學(xué)生的興趣，并為探究條件循環(huán)while語句做好鋪墊。

2.體會品悟，探索新知

教師活動：示范深吸一口氣，氣沉丹田，連續(xù)說同一段繞口令，直到氣息用完為止，同時用手指計數(shù)。

學(xué)生比賽：相鄰的兩位同學(xué)為一組，一名同學(xué)嘗試吸足一口氣連續(xù)說“奔跑拼博評標(biāo)兵”，另外一名同學(xué)計數(shù);然后，互換角色，看誰一口氣說的遍數(shù)多。

比賽結(jié)束后，教師請優(yōu)勝者表演并談?wù)劶记?，并提出編程模擬深吸一口氣連續(xù)說繞口令，直至氣息用盡的過程。假設(shè)吐氣是均勻的，某同學(xué)吸一口氣假設(shè)是3500毫升，說一遍繞口令假設(shè)需要呼氣376 毫升。

（1）分析問題

師生共同分析：①體會說繞口令的過程，得出該程序最好使用循環(huán)結(jié)構(gòu);②循環(huán)體是輸出“奔跑拼博評標(biāo)兵”的同時，減少腹腔中一定量的氣息;③已知條件：一口氣3500 （數(shù)字前后不一致）毫升，說一遍繞口令需要呼氣376毫升;④循環(huán)的次數(shù)不能直接看出來，顯然，計數(shù)循環(huán)for語句不是首選項。

（2）設(shè)計算法

師生共同討論：根據(jù)分析，把說繞口令的過程用自然語言描述出來——①深吸一口氣，此時腹腔中的氣息有m毫升，初值m=3500;②如果m>380，則說出一次繞口令，同時，腹腔中氣息還剩m=m-380毫升，否則，結(jié)束程序;③重復(fù)第②步。

學(xué)生根據(jù)自然語言的描述，打開流程圖繪制軟件，完善流程圖（如圖2）。

（3）完善程序，調(diào)試運行

師：循環(huán)次數(shù)未知時，可以考慮使用條件循環(huán)來解決。這類問題，只有當(dāng)循環(huán)條件成立時，才執(zhí)行循環(huán)體。在Python中，可以使用while語句。

學(xué)生完善“繞口令2.py”程序（如圖3），并調(diào)試運行。完善后，請學(xué)生演示。

知識推進(jìn)：有問題的同學(xué)可以觀看微課或參考教材第37～38頁，同桌之間可以相互交流。

教師明確：程序驗證了同學(xué)回答的練習(xí)氣息技巧——除了發(fā)音準(zhǔn)確、清晰外，還需要肺活量大，每次氣息呼得要少要勻。

（4）探究思考

問題：拋開本題的實際，循環(huán)體中，能否讓每次m減0？

師生討論和實驗：如果每次減0，條件就會一直為真，程序就會一直執(zhí)行下去，陷入死循環(huán)。即循環(huán)體中必須有改變循環(huán)條件表達(dá)式值的語句。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)意在通過比賽說繞口令，體會吸一口氣一直說繞口令的過程，感悟條件循環(huán)的思想。while語句的格式及用法則是讓學(xué)生們自主學(xué)習(xí)構(gòu)建知識，掌握while語句的約束格式和循環(huán)退出條件等，培養(yǎng)其數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力和勇于爭先的意識。

3.舉一反三，創(chuàng)新提升

展示練習(xí)氣息的繞口令“數(shù)紅旗”：我愛北京天安門，天安門前飄紅旗！一面旗、兩面旗、三面旗、四面旗、五面旗……一共看到n面旗。假設(shè)某人一口氣吸氣3500毫升，說繞口令的頭和尾需要呼氣380毫升，數(shù)一面旗呼氣105毫升，請編程模擬輸出。

學(xué)生兩人一組，完善“繞口令3.py”程序（如圖4）。討論其中變量n的作用，以及“n=0”的緣由。

思考：循環(huán)體中的“n=n+1”和“m=m-105”語句，可以和“print（n，"面旗"）”語句交換位置嗎？

師生討論、實驗結(jié)論：①“n=n+1”如果和“print（n，"面旗"）”語句交換位置，變量n須賦初值為1，否則計數(shù)錯誤;②“m=m-105”語句在循環(huán)體中對順序沒有要求。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)意在讓學(xué)生嘗試將所學(xué)知識遷移運用于其他問題的解決，同時，訓(xùn)練其反思、優(yōu)化解決問題的意識，提升其計算思維能力、創(chuàng)新意識和愛國情懷。

4.歸納總結(jié)，體驗成功

體驗任務(wù)：從for、while語句中選擇可以解決以下問題的循環(huán)結(jié)構(gòu)。①求1+4+7+10+……+1000的和;②每天存款為天數(shù)的2倍，第多少天存款累計超過500元;③忘記保險箱的密碼后兩位，模擬逐一嘗試各種密碼組合打開箱子的過程。

師生分析、討論，得出每個問題較適宜的循環(huán)語句類型。同時啟發(fā)學(xué)生思考：在使用銀行卡在柜員機上取錢時，系統(tǒng)為什么要限制輸入密碼的次數(shù)？

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)意在讓學(xué)生以完成任務(wù)的形式梳理回顧知識，進(jìn)一步厘清while循環(huán)的思想、格式及應(yīng)用。在學(xué)以致用的同時，思考由此可能引發(fā)的安全問題，深化本節(jié)課的教學(xué)。

● 教學(xué)反思

繞口令讀起來節(jié)奏感強，妙趣橫生。當(dāng)程序設(shè)計遇上繞口令，會碰撞出怎樣的火花？本節(jié)課，筆者在選擇繞口令時不但考慮了學(xué)生的口音，還在內(nèi)容的選擇上考慮了立德樹人和情感態(tài)度價值觀的培養(yǎng)。用學(xué)練繞口令導(dǎo)入，激發(fā)了學(xué)生的興趣，同時使學(xué)生很好地體會了while循環(huán)的思想和過程。在教學(xué)過程中，筆者注重學(xué)生信息意識、計算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力的提升，如微課的使用、密碼的安全、舉一反三的探究、思考等，不但提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，還潛移默化地幫助學(xué)生樹立了正確的人生觀和價值觀，激發(fā)他們?yōu)榱私窈蟮拿篮蒙疃W(xué)習(xí)。

點? 評

本案例是我市主題教研活動中的一節(jié)公開課，其思路清新，結(jié)構(gòu)完整，目標(biāo)明確，教學(xué)重點突出，難點有突破，并充分體現(xiàn)了對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。主要特點如下：①教學(xué)設(shè)計體現(xiàn)了“自主、合作、探究”的教學(xué)理念。首先，整個教學(xué)過程以學(xué)生為中心，通過一系列活動的開展，使學(xué)生成為課堂的主人，如讓學(xué)生帶著問題思考、交流、探究、實驗等;其次，在活動的創(chuàng)設(shè)上，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高了學(xué)生參與的積極性，如繞口令的比賽;再次，教學(xué)過程中，雖然沒有明確分組，但給出了一些任務(wù)、比賽等，提示各自結(jié)對找朋友，為合作探究創(chuàng)設(shè)了前提。②整節(jié)課圍繞著繞口令展開，案例新穎，思路清晰。各個環(huán)節(jié)體驗繞口令產(chǎn)生的情感線清晰可見，情感線下烘托的活動線自然流暢，由活動線支撐的知識線由淺入深、逐步推進(jìn)，承載立德樹人的育人線融入其中，體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)線若隱若現(xiàn)，評價線形式多樣、貫穿始終。③教學(xué)設(shè)計也充分體現(xiàn)了教師對學(xué)生信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。例如，繞口令的選擇、微課的使用、銀行卡密碼安全問題的思考、普通話知識的滲透、練習(xí)氣息的技巧等，不但教會了學(xué)生分析問題、解決問題的方法，而且培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)、奮進(jìn)、愛國的精神，潛移默化地幫助他們樹立正確的人生觀、世界觀，這對完成立德樹人的教育任務(wù)是很有必要的。

另外，本節(jié)課還有一些好的做法，如：教師考慮到了借班上課的實情，在備課時深入了解該校教材的版本、機房的軟硬件環(huán)境、學(xué)生前面章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)掌握和平翹舌發(fā)音困難等情況，做到了備教材、備教室和備學(xué)生等;整節(jié)課環(huán)環(huán)相扣，在問題串、思維線和活動鏈中，不知不覺穩(wěn)步推進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生步步深入地分析和解決問題，從而有效構(gòu)建知識、積淀經(jīng)驗、感悟思想、發(fā)展思維。