“大問題”串起“小知識”——“數(shù)據(jù)的表示與處理”教學(xué)設(shè)計

1、“大問題”串起“小知識”數(shù)據(jù)的表示與處理教學(xué)方案設(shè)計江蘇省蘇州中學(xué)校 吳育含摘要： 數(shù)據(jù)的表示與處理在教材中是承前啟后的一節(jié)，內(nèi)容上集中了數(shù)據(jù)類型、常量、變量、運(yùn)算符、表達(dá)式、常用語句、函數(shù)等大量vb語言基本概念和基礎(chǔ)知識。依據(jù)以問題解決為目標(biāo)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計理念，以及“大問題”串起“小知識”的教學(xué)策略來設(shè)計教學(xué)方案，可以幫助教師通過范例教學(xué)，理清教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助他們在實踐中逐步理解和掌握概念和知識，并逐步建立起合理的算法與程序設(shè)計的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，理解程序設(shè)計的思想和方法，初步掌握使用程序設(shè)計解決問題的能力。關(guān)鍵詞：算法 程序設(shè)計 問題解決 教學(xué)設(shè)計長期以來，信息技術(shù)教育受到批判較多

2、的一點，就是其教學(xué)過程中的基于“工具論”“技能論”的簡單訓(xùn)練。新課程改革后，信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)重視技術(shù)方法和技術(shù)思想的挖掘，更多的運(yùn)用以問題解決為目標(biāo)導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計，成為了一種比較有效的手段。程序設(shè)計是解決問題的一種方式，高中算法與程序設(shè)計選修課程的教學(xué)，不是要讓學(xué)生陷入枯燥的語言學(xué)習(xí)和機(jī)械訓(xùn)練中，而是要讓學(xué)生通過使用程序設(shè)計來解決一些簡單問題，“沿循提出問題、分析問題、解決問題的線索學(xué)習(xí)程序設(shè)計知識（這里的問題應(yīng)是具體的、現(xiàn)實的）。通過這個過程，促進(jìn)學(xué)生對問題解決方法和思想的理解與掌握，從而提升學(xué)生的問題解決能力。” 顧建軍、李藝、董玉琦.普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）解讀 m.武漢：湖北教育出

3、版社.2004， 78頁 在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生“學(xué)到的不僅僅是新知識，更重要的是學(xué)會了解決問題的方法，知道了在什么時候、在什么地方去應(yīng)用所學(xué)的知識?！蓖瑫r，問題可以“幫助學(xué)生進(jìn)入情境，進(jìn)入思維，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)具有連續(xù)性、廣泛性、普遍性。”在教學(xué)中恰當(dāng)?shù)膭?chuàng)設(shè)問題情境，還“可以使學(xué)生在問題情境中體會算法思想，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。” 季新文.高中“算法與程序設(shè)計模塊”教學(xué)初探j(luò).課程教材教學(xué)研究(教育研究版)，2008(44)，50頁在教育科學(xué)出版社出版的教材算法與程序設(shè)計中，第二章程序設(shè)計abc主要是針對課程標(biāo)準(zhǔn)中的“程序設(shè)計語言初步”這個主題而編制。其中，第二節(jié)數(shù)據(jù)的表示與處理包含的內(nèi)容看似多為簡單

4、的識記性知識，但由于知識點眾多且零碎，學(xué)生初識這些基礎(chǔ)概念、基本知識時往往會覺得枯燥乏味，學(xué)習(xí)興趣不大，并容易遺忘，從而影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在實際教學(xué)過程中，常常會遇到這樣的情況，學(xué)生在學(xué)習(xí) “程序基本結(jié)構(gòu)”甚至于更深層次的“算法實現(xiàn)”時，經(jīng)常會因為對這些基礎(chǔ)概念與知識認(rèn)識不清或掌握不牢固，而影響學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果。因此，對于本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)絕不能輕視，這些內(nèi)容的教學(xué)實際也是相當(dāng)富有挑戰(zhàn)性的，它考驗著教師對課程標(biāo)準(zhǔn)的理解能力，對教材的把握能力，以及對學(xué)生學(xué)習(xí)過程和狀態(tài)的了解程度等。一、教學(xué)目標(biāo)與教材內(nèi)容呈現(xiàn)方式之間的矛盾根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的課程目標(biāo)，并參照教材配套的教師教學(xué)用書，本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)是：

5、要求學(xué)生知道vb中數(shù)據(jù)類型、變量、常量的含義，掌握常量及變量的定義方式。掌握運(yùn)算符、函數(shù)、表達(dá)式的表示方式，會將數(shù)學(xué)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為程序接受的表達(dá)式。明確用vb表示處理數(shù)據(jù)的思想方法，感受高級程序設(shè)計語言的文化魅力。教學(xué)重點是要讓學(xué)生明確數(shù)據(jù)在計算機(jī)中是如何表示和處理的，明確它和數(shù)學(xué)中數(shù)據(jù)的表示與處理的異同。在這里，更多的是強(qiáng)調(diào)一種能力的培養(yǎng)，要讓學(xué)生學(xué)習(xí)到那些具有廣泛遷移意義的知識和方法，而不是簡單的死記硬背。常量與變量數(shù)據(jù)類型常量變量變量命名常量聲明運(yùn)算符與表達(dá)式算術(shù)運(yùn)算符與算術(shù)表達(dá)式字符串運(yùn)算符與字符串表達(dá)式關(guān)系運(yùn)算符與關(guān)系表達(dá)式邏輯運(yùn)算符與邏輯表達(dá)式日期運(yùn)算符與日期表達(dá)式運(yùn)算符的執(zhí)行順序數(shù)

6、據(jù)的表示與處理常用語句與函數(shù)賦值語句print語句注釋語句結(jié)束語句數(shù)學(xué)函數(shù)常用轉(zhuǎn)換函數(shù)字符串函數(shù)日期函數(shù)與用戶交互函數(shù)顯然，要實現(xiàn)這樣的教學(xué)目標(biāo)，僅僅依靠對概念和知識單純的詳細(xì)描述是不夠的，必須通過一系列程序范例的講解和實踐練習(xí)。雖然在提倡“以問題為主線”的主旨下，教材處處都注重以“問題解決”的方式來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，但本節(jié)內(nèi)容卻仍舊主要以單純描述和集中呈現(xiàn)的方式來編制，沒有直接提供給教師一些范例程序，只在實踐部分給出了一些編程題，顯得較為傳統(tǒng)。盡管上一節(jié)中的“打字測試程序”涉及到了本節(jié)大部分知識點，但也只是蜻蜓點水，使用其中的語句來對本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行說明，也只能屬于拋磚引玉，不足以使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容形

7、成完整的認(rèn)識和全面把握。這從教材結(jié)構(gòu)（見圖1）上也可看出部分端倪。圖1 數(shù)據(jù)的表示處理教材結(jié)構(gòu)二、“大問題”串起“小知識”的教學(xué)策略新課程改革在教學(xué)內(nèi)容處理上給予了教師很大的自由支配權(quán)，實際教學(xué)中，教師完全可以結(jié)合教材，根據(jù)實際情況對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。教師在對整章內(nèi)容有了全面的理解和把握后，可以不限于教材呈現(xiàn)的先后順序，靈活安排教學(xué)內(nèi)容。數(shù)據(jù)的表示與處理包含了大量學(xué)生初次接觸的vb語言基礎(chǔ)知識，而教材卻以集中一節(jié)的形式介紹這些知識，特別容易使學(xué)生感覺枯燥和抽象。因此在實際教學(xué)中，教師可以重構(gòu)這部分內(nèi)容，使之更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。例如，可以通過分散知識點到多個范例和實踐題中的方式，使學(xué)生能結(jié)合

8、實例獲得對概念和知識的感性認(rèn)識，加深對它們的理解與把握。教材中設(shè)置的多個小型實踐題，教師可以適當(dāng)采用，或用于講解或用于學(xué)生練習(xí)。然而，如果教師能設(shè)計一些能夠引起學(xué)生足夠興趣，并具有內(nèi)容延伸性質(zhì)的系列問題或“大問題”，再通過范例教學(xué) 李藝主編.信息技術(shù)課程與教學(xué)m.北京：高等教育出版社，2005，127-131，將那些零碎的概念和知識串起來，就會使得整個教學(xué)過程顯得更為流暢。教師可以通過對“大問題”層層遞進(jìn)的分析，逐步將新舊知識點滲透進(jìn)來，幫助學(xué)生漸漸消除對學(xué)習(xí)內(nèi)容的恐懼感和枯燥感，使他們在快樂的程序設(shè)計體驗過程中激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)和建立學(xué)習(xí)信心。同時，學(xué)生也可以通過不斷的實際操作與嘗試，逐步理解那些

9、基本概念和基礎(chǔ)知識，甚至于對后續(xù)內(nèi)容產(chǎn)生躍躍欲試的學(xué)習(xí)心態(tài)。在逐層完成整個問題的過程中，學(xué)生可以獲得不同程度的成就感。學(xué)生的學(xué)習(xí)活動將從對“個別”問題的分析，逐步發(fā)展為對“類”問題的探討，繼而理解“類”背后隱藏的規(guī)律，最終獲得具有廣泛遷移意義的知識和方法。最終，學(xué)生不僅能基本掌握本節(jié)內(nèi)容，更能逐步建立起合理的算法與程序設(shè)計的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，理解程序設(shè)計的思想和方法，初步掌握使用程序設(shè)計解決問題的能力。當(dāng)然，在解決“大問題”的同時，也可以穿插進(jìn)行一些“小問題”、小練習(xí)等。三、教學(xué)方案設(shè)計案例(一) 教學(xué)內(nèi)容分析數(shù)據(jù)的表示與處理包含了數(shù)據(jù)類型、常量、變量、運(yùn)算符、表達(dá)式、常用語句、函數(shù)等內(nèi)容。綜合看這些

10、內(nèi)容，算術(shù)運(yùn)算符、算術(shù)表達(dá)式、關(guān)系運(yùn)算符、關(guān)系表達(dá)式、數(shù)學(xué)函數(shù)與學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有相當(dāng)大的聯(lián)系，最容易被他們接受；賦值語句形式簡單，也容易掌握；數(shù)據(jù)類型、常量、變量是新概念可以通過已有的體驗程序闡述清楚；其余知識點，如字符串運(yùn)算符與字符串表達(dá)式、轉(zhuǎn)換函數(shù)、交互函數(shù)等則對學(xué)生來說比較陌生。(二) 學(xué)生分析在上一節(jié)的學(xué)習(xí)中，通過完成教材中的兩個范例程序，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識了vb編程環(huán)境，了解了編程的一般步驟，并初步掌握了窗體和控件對象的使用，包括控件添加方法、屬性設(shè)置等。此外，通過完成一個不完善的“求圓周長和面積”（沒有常量定義、變量聲明）的程序，學(xué)生體驗到了整個“問題解決”的過程。同時，學(xué)生對程序代碼部

11、分已經(jīng)產(chǎn)生了一定的興趣，可以進(jìn)入語言學(xué)習(xí)階段了。 (三) 設(shè)計思路本節(jié)教學(xué)內(nèi)容具有承前啟后的作用，學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)新知識，也需要通過更多范例與實踐題進(jìn)一步鞏固和加深已學(xué)知識、技能，同時，還要為后續(xù)“程序基本結(jié)構(gòu)”的學(xué)習(xí)打好良好的基礎(chǔ)。因此，可以首先通過一些小型范例和實踐題，進(jìn)行導(dǎo)入與連接，再設(shè)計系列問題或“大問題”串起各種新舊知識點，同時還可以為后續(xù)內(nèi)容設(shè)置伏筆。從本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的特點來看，除了必要的概念和簡單的語句以外，涉及最多的是與數(shù)學(xué)知識相關(guān)的運(yùn)算符、表達(dá)式以及函數(shù)。而本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)，最終就是讓學(xué)生學(xué)會如何將數(shù)學(xué)中的數(shù)據(jù)處理方式轉(zhuǎn)換成程序代碼。在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，被大家熟悉的“計算器”的功能

12、實現(xiàn)可以包含本節(jié)的大部分內(nèi)容，在程序代碼中，也自然會帶有相關(guān)概念、語句的使用。因此，這個教學(xué)方案的具體設(shè)計思路如下：階段一：導(dǎo)入與連接在此階段，通過體驗程序進(jìn)行導(dǎo)入，主要解決對新概念的認(rèn)識，包括數(shù)據(jù)類型、變量、常量等。并讓學(xué)生完成一些小練習(xí)加以鞏固，例如書面練習(xí)、完善程序等。階段二：用相似“小問題”來引入在這個階段，用一個相似的“小問題”引入，使學(xué)生初步掌握一些最容易接受的新知識，例如算術(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式、賦值語句等，這個“小問題”可以是“四則運(yùn)算器”程序（見圖2）的實現(xiàn)。階段三：核心“大問題”的解決過程首先，由“四則運(yùn)算器”引出功能更為強(qiáng)大的“計算器”的應(yīng)用程序編寫問題，給出演示程序（見圖

13、3）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，要求他們做一個與之相似的“計算器”。 圖2 “四則運(yùn)算器” 圖3 “計算器”演示程序 圖4 “計算器”范例程序然后，用簡單的“計算器”范例程序（見圖4）來講解，以實現(xiàn)各種功能為目標(biāo)進(jìn)行逐層講解。一方面對已有知識和技能進(jìn)行鞏固與加深，例如控件對象的格式設(shè)置，多個事件過程的程序設(shè)計等，另一方面進(jìn)行針對性的新知識補(bǔ)充。與之同時進(jìn)行的，則是要求逐層上升的學(xué)生實踐活動。要求學(xué)生不僅能實現(xiàn)范例程序的功能，還要逐步增加可以由新知識來解決的功能，最終達(dá)到或超過演示程序的水平。從簡單的范例程序，發(fā)展到復(fù)雜的“計算器”，不僅包括了知識和技能的積累，更是學(xué)生逐步解決較復(fù)雜問題的過程。在這個過

14、程中，學(xué)生可以建立清晰的“問題解決”模式，在不知不覺中建立起一個較為復(fù)雜的應(yīng)用程序，并有可能設(shè)計出各具特色的“計算器”。學(xué)生將為此獲得較大的成就感，體驗程序設(shè)計的魅力所在。實踐過程中，學(xué)生在一定程度上的自我探究更能幫助學(xué)生建立起主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，學(xué)生編程能力也將從模仿水平逐步提高到獨立操作水平。 (四) 教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：1掌握數(shù)據(jù)類型、變量、常量的含義，及符號常量的定義方式變量的命名規(guī)則和聲明方法2掌握算術(shù)運(yùn)算符與算術(shù)表達(dá)式、字符串運(yùn)算符與字符串表達(dá)式、關(guān)系運(yùn)算符與關(guān)系表達(dá)式、邏輯運(yùn)算符與邏輯表達(dá)式的書寫方式，了解日期運(yùn)算符與日期表達(dá)式3掌握常用數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、轉(zhuǎn)換函數(shù)、交

15、互函數(shù)msgbox()的使用方法，了解日期函數(shù)4掌握賦值語句、注釋語句、結(jié)束語句的使用技能目標(biāo)：1學(xué)會將數(shù)學(xué)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為程序接受的表達(dá)式2學(xué)會用程序設(shè)計解決問題的方法和步驟情感目標(biāo)：1. 消除對學(xué)習(xí)程序設(shè)計的恐懼感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)程序設(shè)計的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力2感受高級程序設(shè)計語言的文化魅力 (五) 重點難點1變量的聲明方法2用算術(shù)運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)等將數(shù)學(xué)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為vb表達(dá)式3字符串函數(shù)與字符串表達(dá)式的使用方法4轉(zhuǎn)換函數(shù)val()和str()的使用方法5賦值語句的使用(六) 教學(xué)資源1教材：算法與程序設(shè)計（教育科學(xué)出版社，2005）2不完善的“求圓周長和面積”程序3.“四則運(yùn)算器”范例程序4.“計算

16、器”演示程序、“計算器”范例程序(七) 課時安排：階段一、階段二合計2課時，階段三按實際情況安排46課時，總計68課時。(八) 預(yù)設(shè)教學(xué)流程（見表1）表1 數(shù)據(jù)的表示與處理預(yù)設(shè)教學(xué)流程教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入通過“打字測試程序”及其它體驗程序進(jìn)行課程導(dǎo)入，提示學(xué)生進(jìn)入vb語言基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)。提高的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并體現(xiàn)良好的教學(xué)延續(xù)性。新課講解+學(xué)生實踐【講解】1數(shù)據(jù)類型的概念，數(shù)據(jù)類型的選擇2常理概念、符號常量的定義方式3變量的概念、命名規(guī)則與聲明方法【布置練習(xí)】1相關(guān)概念的書面練習(xí)2為“求圓周長和面積”體驗程序添加常量定義和變量聲明【實踐】1完成相關(guān)關(guān)概念的書面練習(xí)2完善“求圓周長和

17、面積”程序講解新知識，并通過及時小練習(xí)與小型實踐題，加深對新知識的理解。新課講解+學(xué)生實踐【講解】1算術(shù)運(yùn)算符與算術(shù)表達(dá)式的書寫2賦值語句，包括對變量的賦值和對控件對象屬性的賦值3轉(zhuǎn)換函數(shù)val()和str()的使用【布置任務(wù)】 “四則運(yùn)算器”程序分析問題，并演示給出部分程序代碼（實現(xiàn)加法運(yùn)算）作為范例程序?！纠斫馀c掌握】1vb算術(shù)運(yùn)算符與算術(shù)表達(dá)式的書寫2賦值語句的正確使用方法3函數(shù) val()和str()的使用講解新知識，并通過小型實踐題進(jìn)行鞏固和提高編程能力，為下一階段的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。學(xué)生編程能力進(jìn)入模仿階段?！狙菔尽俊坝嬎闫鳌毖菔境绦颉局v解+演示】提供“計算器”范例程序，逐步演示講解以

18、下內(nèi)容：1對象的格式設(shè)置2. 約定對象名的命名方法【布置任務(wù)】“計算器”界面設(shè)計(1) 必須包含十個數(shù)字按鈕，加、減乘、除、等于和清空按鈕(2) 建議加上“小數(shù)點”按鈕，部分函數(shù)按鈕(3) 可以加上“+/-”按鈕、退格按鈕(4) 加上其它想要的按鈕。(5) 使用約定對象名的命名方法【理解和掌握】1對象的格式設(shè)置2約定對象名的命名方法【實踐】 完成計算器的界面設(shè)計，包括各對象的命名1從簡單程序入手，通過對問題的分解和分步驟分析，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入“問題解決”。2引入與任務(wù)相關(guān)的新知識進(jìn)行講解，使學(xué)生在實踐中針對問題有目的性的學(xué)習(xí)，不僅能引起學(xué)生興趣，也能夠使學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊練習(xí)鞏固，加深對這些知識表1 (

19、續(xù))教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖新課講解+學(xué)生實踐【講解】字符串運(yùn)算符與字符串表達(dá)式【演示】在范例程序中實現(xiàn)數(shù)字按鈕功能的程序代碼【布置實踐內(nèi)容】完成數(shù)字按鈕的功能，思考小數(shù)點功能的實現(xiàn)【理解】字符串表達(dá)式的書寫【實踐】完成數(shù)字按鈕和小數(shù)點按鈕的功能點的理解和掌握。3采用分層作業(yè)，適應(yīng)各層次學(xué)生的需求。4對行if語句的使用，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容的興趣。使學(xué)生逐漸養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。5.在實踐過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的主動創(chuàng)新能力和主動學(xué)習(xí)能力。6通過“計算器”程序的最終完成，提升學(xué)生的成就感，進(jìn)一步激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動力?！局v解+演示】實現(xiàn)部分運(yùn)算功能的代碼編寫：1實現(xiàn)加法運(yùn)算的算法

20、與代碼2變量的作用域問題3同時實現(xiàn)減法運(yùn)算的代碼4行if語句的簡單使用5關(guān)系運(yùn)算符和關(guān)系表達(dá)式、邏輯運(yùn)算和邏輯表達(dá)式的書寫7各類運(yùn)算符的執(zhí)行順序【布置任務(wù)】完成小數(shù)點、加、減、乘、除、等于、清空按鈕的功能【實踐】1完成四則運(yùn)算的功能2最簡行if語句的使用3使用關(guān)系表達(dá)式和邏輯表達(dá)式表示條件【講解】為實現(xiàn)更多計算器功能，并提高程序的可讀性，講解以下新知識：1數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、日期函數(shù)2交互函數(shù)msgbox()3結(jié)束語句、注釋語句【布置小練習(xí)】有關(guān)vb表達(dá)式書寫的書面小練習(xí)【布置任務(wù)】1繼續(xù)之前的計算器程序，盡量完成更多的具有函數(shù)或其他特定計算功能的按鈕3完善小數(shù)點按鈕的功能，完成“+/-”按鈕、退格按鈕功能4可以添加自己的特色按鈕或者思考如何實現(xiàn)其它標(biāo)準(zhǔn)計算器上的按鈕【實踐】1完成有關(guān)vb表達(dá)式書寫的書面小練習(xí)2用程序代碼基本實現(xiàn)自己設(shè)計的計算器所有功能(九) 反思與小結(jié)首先，使用“大問題”需要有課時量的保證。教師必須給予學(xué)生充足的時間進(jìn)行思考與嘗試，才能做到循循善誘，步步為營，而不是簡單模仿，囫圇吞棗。其次，對教材內(nèi)容的重構(gòu)必須小心，需要建立在對整章內(nèi)容甚至于整個課程內(nèi)容的全面把握上