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1、I SSN1 6 72 1 43 8 C N 1 1 -4 9 9 4 T 中 国 观代欺有 装 备 2 0 1 2 年 第 1 0 期 总 第 1 4 6 期 基于交互式电子 白板 的信息编程加工教学案例 刘子 君 信息技术与课程整合是我国2 1 世纪基础教育教学改 革的重点方 向，它既与传统的学科教学方式密切联系， 又具有相对独立的教学特点，是一种新型的教学结构类 型。在课改实践中，信息技术与信息技术课程本身 的整 合是信息技术教师所 困惑的一个课题 。 提高学生的信息素养是信息技术课程的主要教学 目 标。信息技术与信息技术课程整合，就是要将 以往侧重 进行软件操作的教学模式转 向提高学生
2、对信息的归纳与 表达应用的综合能力。在信息技术课中，教师应有意识 地将应用信息技术解决 问题 的科学方法传授给学生，提 高学生应用现代信息工具解决实际问题 的能力。 信息的编程加工一课用的是地图出版社必修教材 的 内容 。信息的编程加工知识在高中信息技术必修模块和 选修模块 中都有介绍。在必修学习中，学习 目标是了解 信息编程 的过程和算法概念，而编程语言的运用将在选 修模块中继续学习。 本课中，将 电子白板引入课堂，注重科学方法 的应 用，使学生学!I I I 识和技能，促进信息技术与信息技术 课程的整合，从而提高信息素养和科学素养 。 一 、教学设计 信息的编程和加工一课的主要教学环节有
3、：分析 问 题、设计算法 、编写代码、调试运行。本课 的知识与技 能 目标是了解编程的概念、意义及编程 的过程 ，确 定算 法的步骤，而算法优化为本课的较高要求。 本课运用类比法、模型法、比较法等科学方法，使 学生通过类 比生活事例 ，分析 问题 ，设计算法 ，了解编 程 的基本过程。化繁为简将 复杂问题模型化，以流程图 对 比算法和编程代码，帮助学生识别编程语言，体会算 法是编程的核心的理念。 ( 1 ) 需求设计法 。需求设计法是指针对编程过程提 出需求，以解决需求为出发点设计教学。本课将需求体 现在后文所述的6 个教学段落中。 ( 2 ) 类 比分析法 。信 息编程加工 问题对初学者来说
4、 收稿 日期 ： 2 O 1 2 0 3 3 1 作者简介：刘子君，本科，中教一级。马春生，J t , 4 - ， 中学教授级教师，主任。 作者单位：江苏省南京田家炳高级中学。 基金项 Ii i ：全国教育科学规划专项课题 “ 在科技教 育 中培 养 高中生科 学素养 的策略 研究 ” ( 编 号： G H B 0 9 3 2 1 5 ) 研 究成果之一。 32 马 春 生 是很难理解的。为了突破学生的认知难 点，运用适 当的 事例进行类 比。本课 以九 宫格游戏 为情 境，巧妙地设 计成核心编程 问题 ： “ 3 个数之和为 1 5 的组合共有 多少 种?”从而将复杂 问题简单化 ，再从 自
5、然语言的描述过 渡到编程语句的描述，最后实现编程，促使学生在 思考 中学习，掌握知识、提高能力。 ( 3 ) 媒体 组合法 。在 教学 中 ，教师 将 电子 白板 、 F l a s h 动画、算法语言等 多种媒体和计算工具有机组合， 创设教学情境 ，促进师生的互动，提高教学效率 ，达成 教学 目标 。电子 白板的交互性优势，使本课教学更加具 有互动性和趣味性。教师运用电子 白板演示动画，对程 序流程和编程语言进行双屏对比，用 白板软件的探照灯 功能演示程序流程，使学生更易理解编程加工的过程。 在进行编程代码的书写时，利用拖动的方法对编程的代 码进行修改，使人耳 目一新。 二 、教学过程 1
6、设置探究情境 ，寓教于乐 引入课题：学生做九宫格游戏( F l a s h 游戏 ，如图1 所示1 。将1 9 的9 个数字 分别拖动到9 个方格 中，使得 横、竖、对角线的3 个数字相加都等于1 5 。 利 计算机 方法 。 化 意一条 囊 图2 设计意图：可 以举 出很多事例进行编程教学，但选 2 0 1 2 s 月 2 0 1 2 年第1 0 期 总 第 1 4 6 期 中国 砚代瓣 装 备 IS S N 1 6 7 2 1 4 3 8 C N 1 1 -499 4 T 择适 当的编程事例可以事半功倍 。在选取例子时，要考 虑用编程解决问题的两个特性：一是运算量大，二是总 是解决有一定的
7、规律的问题。在选取事例时，还需要考 虑到趣味性，可 以认为选用九宫格游戏是本课取得成功 的一个重要情境因素。 本课是信息技术必修课中编程的第一课 ，重点是体 会编程过程，了解算法。如果一开始就将九宫格 问题中 的9 个数 需要同时满足8 个变量间的限定条件 ，如果按8 个变量的设定条件进行编程 ，学生一定不能接受，因此 在 这里化繁为简，从3 个数的研究入手，使编程中只涉 及 问题的 1 个条件 ，有利于学生 了解编程和算法的主要 步骤和分析过程，提高学习兴趣 。 2 算法的初识，用类 比描述算法、理解算法 算法 是解决 问题的方法和步骤 。在规定 的数字范 围中找出满足条件的数字组合，可以用
8、穷举法。对于九 宫格 问题 ，可将数字不停地试，总会找到答案。这是 自 然语言描述的算法，这种算法叫 “ 穷举法”，即将所有 的可能都列举 出来，筛选 出符合条件 的组合 。对穷举法 4 个基本要素，可以以筛沙子为例进行解释 ：一堆沙子 中间有细沙和粗沙，如何将所有的细沙从这堆沙子中分 开?利用F l a s h 动画演示 “ 筛沙”过程 。 方法和步骤： f 1 ) 筛所有的沙子范围； ( 2 ) 选 用筛 子 ，筛 眼 大小 刚好细 沙通 过 条件 ( 判断) ； ( 3 ) 反复筛重复( 循环) ； ( 4 1 直到所有的沙子都被筛过为止结束条件。 由筛沙子的事例 ，我们 可得到穷举法
9、的4 个要素 ， 根据 这4 个要素，对九宫格横行的3 个数进行具体分析 ( 见表 1 ) 。 表 1 九宫格横行数组穷举法基本要素列表 穷举法基本要素 3 个数相加等于1 5 的算法 范围 x 为 1 N9 ，y 为 l rJ 9，z 为 l N9 ，从中间找一 组3 个数的组合 。 条件 x + y + z = 1 5 J l x ，Y ，z 各不相等 。 重复 找到下一组数字 。 结束条件 直到所有组合都被条件判 断过 。 设计意图：本节涉及两个概念 ：( 1 ) 算法 ；( 2 ) 实现 算法( 穷举法的基本要素) 。算法是编程的核心，是解决 问题的方法和步骤 。教师带着学生分析问题，
10、找到解决 问题 的关键节 点，提炼 要素，让学生根据 要素找到具 体 问题对应的内容 ，最终确定算法 。经过这样的学习过 程 ，学生在今后对于编程的内容就有 了可参照的经验 ， 不仅提 高学生的学 习热情 ，而且使学生对具体 问题 的研 究过程和方法有一定的了解。 3 借助生活工具，了解程序流程 在九宫格横行3 个数的算法 中，核心内容是实现3 个 变量 由l ，l ，1 到9 ，9 ，9 的变化。这个过程需要用到嵌 套循环( 如图3 所示1 。 2 0 1 2 年5 fl = = ) 图3 对应表l 的流程图 如何让没有编程基础 的学生理解嵌套循环?笔者思 考后认为 ，嵌套循环过程有点像计数
11、器的变化过程。计 数器在 日常生活很常见，如机动车里程表 、电量表等。 其工作原理是 由最小值 自动增加到最大值时再返回最小 值 ，这个变化为一次循环。满足一次循环 时，大一级的 单位就会增加 1 。于是笔者制作 了计数器动画，在教学 时，借助计数器的动画 ，帮助学生 了解嵌套循环( 变化 过程：当最右边的数字完成1 9 的变化，它左边的数字 增加1 ，以此类推，如图4 所示1 。 图4 设计意图：循环是编程的重要概念 ，循环程序以及 循环的过程是教学难题 。计数器在 日常生活中较常见， 计数器 的原理学生能够理解 ，用计数器的原理引导学生 理解嵌套循环 的执行过程，将抽象的算法转变成可视过
12、程 ，有助于学生理解编程中算法的执行步骤。 4 用对应图示法，了解代码含义 学生活动：根据流程 图认识代码含义，将代码复制 到VB程序中，并运行调试( 如图5 所示1 。 编写代码 m *z 摹 嗍 F or x tT o 9 F t q F b； 恤 y + 5 I 棚 X o y x oz i d y c ： * z T h e n P 南l y z E l z h m v N e x t 图5 教师演示：运用电子 白板进行单 、双屏切换显示对 比，帮助学生理解相关代码的含义。 学生上机 ，打开教师事先制作 的VB 面板 ，在面板 3 3 I SSN1 67 2 1 438 CN1 1 -
13、 4 99 4 T 中目 地代黼 装备 2 0 1 2 年 第 1 0 期 总 第 1 4 6 期 中完成上述程序并运行 。教师巡视指导，用广播系统显 示几位学生的运算结果并点评 。 设计意图：学习编程语言必须认识代码 。作为必修 内容，主要是学会分析问题，设计算法 ，以了解编程过程 为主。在这个环节中，教师结合图4 和图5 ，将代码与流程 图对应呈现，帮助学生理解每段代码的含义，并上机 自己 操作，使学生在对比学习和操作中达成教学目标。 5 改进算法，提高效率 解决问题的方法不止一个 ，算法也是如此 。对于 图 5 中的算法，提示：当x + y + z = l 5 时，其中一个变量应为 z
14、=l 5 - x Y 。根据这个条件，找到第二种算法。 学 生上机操作，打开VB引用程序 ，拖动相应 的语 句 ，完成 由算法一到算法二的修改。 加框的语句可以在 白板上或在计算机上用鼠标 自由 拖动 ，学生在操作时，将原有语句拖开，换成新 的语句 即可( 如图6 所示) 。 越 0 J L上 二 上 遴 l f 幽 黼醣 鲢 诺 端国 罐xy A n d xz A n d y 图 6 改变后算法如 图7 所示。 ! ： i 盐 ! 壁 ! ： ! l ： i l ! 煎霜 图7 教师广播几位学生修改后的程序 ，让全班讨论他们 编写的程序是否正确 。 接着教师演示图4 的动画和 图8 的动画，
15、通过对比发 现 ，图8 动画完成的速度比图4 动画完成的速度快很多。 图 8 分析 ：图8 只需要9 的2 次方计算量 ，而图4 需要9 的3 次方的计算量 。因此算法是编程 的核心 ，改进算法可以 大大减少计算机 的计算量，提高运算效率。 设计意 图：运 用浮动的代码模块 ，可 以降低 学生 对代码的认知难度 。在V B 面板中用拖动 、替换 的方式 进行算法 程序的生成与修改 ，可 以直观 地表达 算法改 进 的核心 内容。当学生拖动代码放 的位 置错误 时，教 师可针 对错误原 因进行讲解 ，使学生对算法 的核心 内 容有所理解 。而 电子 白板作为交流平 台，可 以完成 广 播软件无法
16、完成 的操作 内容 ，并可 以保存修 改痕迹 ， 增强师生 、生生 间的互动 。而两个计 数器动画的同时 演示 比较 ，可 以让学生直观地认识算法 的效 率，体会 算法是编程 的核心 。 6 由简单到复杂，突破思维节点，进入新的认知高度 本节课到此 ，学生 已经 了解 了编程的过程、算法 以 及算法是编程的核心3 个重要概念。 解决九宫格 问题只需要将变量增加到9 个，条件增 加到8 个 ，增加循环的次数即可。 师生以问答 的形式讨论，教师展示九宫格的最终算 法程序 图。 设计意图：建立起有效的学习 “ 软环境 ”，学生的 思维发展就有 了可循 的规律和变升的空间，能使学生把 学 习内容 内化为默会知识和技能，突破思维节点，达 到 新的认知高度 。 三 、教学反思 培养和提高学
