案例一：算法與程序設(shè)計(jì)思想

案例一：算法與程序設(shè)計(jì)思想【基本信息】作者孫朝霞課時(shí)1課時(shí)單位上海盧灣高級(jí)中學(xué)【課標(biāo)要求】（一）利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本過(guò)程（1）結(jié)合實(shí)例，經(jīng)歷分析問(wèn)題、確定算法、編程求解等用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本過(guò)程，認(rèn)識(shí)算法和程序設(shè)計(jì)在其中的地位和作用。（2）經(jīng)歷用自然語(yǔ)言、流程圖或偽代碼等方法描述算法的過(guò)程。（4）了解程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、編輯程序、編譯程序、連接程序以及程序開(kāi)發(fā)環(huán)境等基本知識(shí)?！緦W(xué)情分析】高一年級(jí)的學(xué)生已具備了一定的觀察、思考、分析和解決問(wèn)題能力，也已有了順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等知識(shí)的儲(chǔ)備。因此，對(duì)于如何將解決問(wèn)題的思路畫(huà)成流程圖已有一定的基礎(chǔ)，但可能還不很熟練，尤其對(duì)剛學(xué)過(guò)的循環(huán)結(jié)構(gòu)，教師在課堂上要注意引導(dǎo)?！捍颂幷f(shuō)“已有了順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等知識(shí)的儲(chǔ)備”，應(yīng)該是指在必修部分對(duì)“計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的基本過(guò)程”已有所體驗(yàn)與了解，或是指已學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)學(xué)中相關(guān)模塊的知識(shí)，這是本案例教學(xué)得以實(shí)施的必不可少的前提條件?！弧窘虒W(xué)目標(biāo)】.知識(shí)與技能：建立求一批數(shù)據(jù)中最大值的算法設(shè)計(jì)思想，并將算法的設(shè)計(jì)思想用流程圖表示出來(lái)。.過(guò)程與方法：利用現(xiàn)實(shí)生活中比較身高的活動(dòng)，以及對(duì)武術(shù)比賽中“打擂臺(tái)”流程的逐步梳理，讓學(xué)生學(xué)會(huì)從此類(lèi)生活實(shí)際中提煉出求最大值的思想方法，即算法思想。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在面對(duì)問(wèn)題時(shí)能梳理出解決問(wèn)題的清晰思路，進(jìn)而設(shè)計(jì)出解決某個(gè)特定問(wèn)題的有限步驟，從而理解計(jì)算機(jī)是如何解決、處理某種問(wèn)題的。『在過(guò)程上，通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例來(lái)引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“求最大值”的算法思想。過(guò)程的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于實(shí)例引用是否貼切，是否有利于學(xué)生向抽象結(jié)論的構(gòu)建。本案例的實(shí)例選擇是符合這一要求的。在方法上，注重培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的一般能力，再次體驗(yàn)與理解應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本過(guò)程，為后面更一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，積累信心?！?情感態(tài)度與價(jià)值觀:

讓學(xué)生全身心地投入到教學(xué)活動(dòng)中，積極與同伴合作交流，進(jìn)行探索活動(dòng)。培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，發(fā)展他們的創(chuàng)新思維，并養(yǎng)成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。創(chuàng)設(shè)情境，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。努力營(yíng)造一個(gè)可以接納的、支持性的、寬容的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生置身于民主和愉悅的課堂氛圍中放飛思維、潛心研究、快樂(lè)創(chuàng)造。『本案例對(duì)“情感、態(tài)度與價(jià)值觀”目標(biāo)的設(shè)計(jì)，更多的是試圖建立一個(gè)活躍、民主、快樂(lè)的學(xué)習(xí)環(huán)境。良好的學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)生樂(lè)學(xué)好學(xué)、教師提高課堂效率的重要條件。如果真能實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)環(huán)境，營(yíng)造出理想狀態(tài)中的學(xué)習(xí)氛圍，無(wú)疑會(huì)使學(xué)生在學(xué)到“知識(shí)與技能”的同時(shí)收獲到更多的東西一一合作、分享、成就。而且如果能夠結(jié)合教學(xué)內(nèi)容來(lái)描述目標(biāo)，則會(huì)使目標(biāo)顯得更具體，更有針對(duì)性?！弧局攸c(diǎn)難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：建立求一批數(shù)據(jù)中最大值的算法設(shè)計(jì)思想，并將此算法設(shè)計(jì)思想用流程圖表示出來(lái)。教學(xué)難點(diǎn)：上述重點(diǎn)問(wèn)題同樣是本課教學(xué)的難點(diǎn)。另外，如何把人解決問(wèn)題的思路、步驟用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述出來(lái)也是本課的難點(diǎn)之一?！航ㄗh，此處可添加關(guān)于教學(xué)重、難點(diǎn)的確立依據(jù)，以及解決教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵方法方面的描述。同一段知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)重、難點(diǎn)對(duì)于同類(lèi)教師基本上是一致的，不同的是對(duì)教學(xué)重、難點(diǎn)的認(rèn)識(shí)與處理方法。應(yīng)該說(shuō)，對(duì)教學(xué)重、難點(diǎn)認(rèn)識(shí)的越深刻就越有可能找到更好的處理方法。』【教學(xué)思路】利用現(xiàn)實(shí)生活中比較一組學(xué)生身高這一事件，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)求最大值的一種方法。如何設(shè)計(jì)求一批數(shù)據(jù)中最大值的算法？我認(rèn)為讓學(xué)生自己去經(jīng)歷整個(gè)探究過(guò)程，要比直接把現(xiàn)成的算法告訴學(xué)生有意義得多。它能迅速、有效地幫助學(xué)生建立程序設(shè)計(jì)思想。在完成這個(gè)任務(wù)的過(guò)程中，教師的循循善誘起到了非常關(guān)鍵的作用。找出一批數(shù)據(jù)中的最大者，從表面上來(lái)看是一個(gè)很簡(jiǎn)單的問(wèn)題。在比較數(shù)的過(guò)程中，人因?yàn)閯?dòng)用了眼睛，比較大小的思維過(guò)程一閃而過(guò)，所以能很快求出一批數(shù)據(jù)中的最大值。而計(jì)算機(jī)與人不同，它對(duì)這些數(shù)據(jù)看不見(jiàn)、摸不著，怎么來(lái)完成這一任務(wù)呢？其實(shí)，計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的關(guān)鍵，就是要把人解決問(wèn)題的思維過(guò)程用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述出來(lái)，即為大腦思維的每一步“拍照”。這是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)，需要教師在教學(xué)過(guò)程中逐步引導(dǎo)和訓(xùn)練學(xué)生，使學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，尋求解決問(wèn)題的方法和步驟。本案例運(yùn)用生活中“打擂臺(tái)”的實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生分析求最大值的方法，通過(guò)對(duì)這一現(xiàn)象的分析，逐步引出求最大值的算法設(shè)計(jì)思想?！鹤髡咴诖颂廃c(diǎn)出了解決教學(xué)難點(diǎn)的方法，即采用“逐步引導(dǎo)和訓(xùn)練”的方法。其意圖就是希望學(xué)生經(jīng)歷整個(gè)過(guò)程，從而鍛煉、提升探究能力，領(lǐng)悟、理解其中的思想，實(shí)現(xiàn)授人以漁的目的?！弧窘虒W(xué)過(guò)程】1.情境創(chuàng)設(shè)_如何建立支架的?1.情境創(chuàng)設(shè)_如何建立支架的?師（提問(wèn)）：今天在第一排就座的有10多位同學(xué)，誰(shuí)是我們第一排在座各位中的最高者呢？師（引導(dǎo)）：大家思考，通常這個(gè)任務(wù)我們是怎樣去完成的？教師根據(jù)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的回答進(jìn)行分析。引導(dǎo)學(xué)生往古時(shí)候比武時(shí)常常采用的“打擂臺(tái)”的方式上想，提示學(xué)生可參考電視上經(jīng)常播放的“挑戰(zhàn)主持人”節(jié)目。師生：打擂的過(guò)程可以描述為：（1）確定一個(gè)擂主（討論第一個(gè)擂主是如何確定的）；（2）挑戰(zhàn)者上臺(tái)；（3）擂主和挑戰(zhàn)者比較；（4）挑戰(zhàn)者勝的話(huà)，挑戰(zhàn)者做擂主，否則擂主衛(wèi)冕；（5）重復(fù)執(zhí)行（2）?（4）步驟，直到最后一個(gè)挑戰(zhàn)者。師：在打擂的過(guò)程中，我們看到（2）?（4）步驟是要重復(fù)做的，所以我們?cè)撛趺崔k呢？生：需要循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。師：這幾個(gè)步驟序列重復(fù)到什么時(shí)候結(jié)束呢？由學(xué)生討論結(jié)束的辦法，很顯然，需要在最后加上一個(gè)能判斷什么時(shí)候結(jié)束的判斷框。根據(jù)討論的步驟，最后師生共同得出打擂臺(tái)的算法和流程圖（如圖1）?！鹤髡叩囊龑?dǎo)可以總結(jié)為：比身高（學(xué)生的回答可能多種多樣，也可能偏離預(yù)設(shè)方向）——比武、“打擂臺(tái)”（將學(xué)生發(fā)散出去的思考往預(yù)設(shè)方向上牽引）一一“挑戰(zhàn)主持人”節(jié)目（進(jìn)一步將學(xué)生的思考引到其頭腦中已有的認(rèn)識(shí)上，前提是學(xué)生要看過(guò)該節(jié)目）一一用自然語(yǔ)言的方式整理出比賽的規(guī)則（即算法的自然語(yǔ)言描述）一一得到表示算法的流程圖。應(yīng)該說(shuō)，這樣的引導(dǎo)方式完全可以達(dá)到作者的預(yù)設(shè)目標(biāo)。』.求一般情況下的最大值的算法師（引導(dǎo)）：如果我們面對(duì)的是一堆數(shù)據(jù)，現(xiàn)在希望我們求出這一堆數(shù)據(jù)中的最大值該怎么辦？通過(guò)教師和學(xué)生的共同分析，把問(wèn)題進(jìn)一步細(xì)化為：（1）從第一個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)始看起；（2）把第一個(gè)數(shù)據(jù)的值在變量中記下來(lái)；（3）再取一個(gè)數(shù)據(jù)；（4）比較這個(gè)數(shù)據(jù)與變量中記下的數(shù)據(jù)的值；（5）如果這個(gè)數(shù)據(jù)的值比記下的數(shù)據(jù)的值大，則去掉變量中原來(lái)那個(gè)數(shù)據(jù)，記下新數(shù)據(jù)的值；（6）重復(fù)執(zhí)行（2）?（4）,繼續(xù)比較，直到最后一個(gè)數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)的變量始終記著當(dāng)前比較過(guò)數(shù)據(jù)中的最大者（我們不妨用X表示它），當(dāng)取完最后一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，X中留下的也就是最大值了。求最大值的算法設(shè)計(jì)思想用下圖表示。

『教學(xué)在上一環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上再做進(jìn)一步的深入，即擴(kuò)大數(shù)據(jù)的比較范圍，討論一般的情況。由于學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷了上一環(huán)節(jié)的思考過(guò)程，因此，再次思考一般性問(wèn)題的解決方案就變得容易多了，這又是另一維度的“逐步引導(dǎo)和訓(xùn)練”，即具體到一般的過(guò)渡。這是作者對(duì)教學(xué)策略設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)?！蛔⒁猓篴.再次讓學(xué)生討論變量的意義，弄清賦值語(yǔ)句的意義。b.一些物理量用變量表達(dá)的意義。如X表示最大值，X表示輸入的一個(gè)值，且每次循環(huán)時(shí)都用同一個(gè)變量X。c.為了控制循環(huán)結(jié)束，必須加入一個(gè)控制循環(huán)次數(shù)的計(jì)數(shù)器I,當(dāng)I達(dá)到一定的次數(shù)后，循環(huán)工作結(jié)束?！撼藢?duì)教學(xué)目標(biāo)宏觀上的關(guān)注與設(shè)計(jì)之外，也注意到了教學(xué)內(nèi)容細(xì)節(jié)上的把握。作者在此處提出的三點(diǎn)注意都是編程語(yǔ)言細(xì)節(jié)上的問(wèn)題，應(yīng)該說(shuō)，這“三點(diǎn)注意”是作者多年或是本案例實(shí)踐過(guò)后總結(jié)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然也可能是教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先設(shè)想的教學(xué)問(wèn)題。這些要“注意的點(diǎn)”正是教學(xué)實(shí)踐或設(shè)計(jì)中的精華所在，也是值得我們借鑒與學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一?！?回顧小結(jié)師生共同總結(jié)算法設(shè)計(jì)的過(guò)程，就是將大腦思維的每一步都記錄下來(lái)，并且用計(jì)算機(jī)能達(dá)到的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)人解決問(wèn)題的思路?！鹤詈髱ьI(lǐng)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的中心思想，即回答“算法設(shè)計(jì)的過(guò)程是怎樣的？”這一問(wèn)題。使整節(jié)課有了一個(gè)明確的結(jié)論?！弧景咐治觥勘景咐嫦蛘n程目標(biāo)中“計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本過(guò)程”這一主題，案例語(yǔ)言準(zhǔn)確，條理清晰。對(duì)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)較為恰當(dāng)、務(wù)實(shí)。對(duì)教學(xué)重、難點(diǎn)的把握十分準(zhǔn)確，教學(xué)策略與教法的設(shè)計(jì)具有針對(duì)性，并在其后的教學(xué)設(shè)計(jì)中準(zhǔn)確予以實(shí)現(xiàn)，適合用于“算法與程序設(shè)計(jì)”選修開(kāi)始部分的教學(xué)。案例的實(shí)踐，能讓學(xué)生在必修部分體驗(yàn)過(guò)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步體驗(yàn)了算法思想，并在學(xué)習(xí)中體會(huì)到算法和程序設(shè)計(jì)在解決問(wèn)題中的地位與作用。學(xué)生通過(guò)實(shí)例，經(jīng)歷分析問(wèn)題、確定算法、用自然語(yǔ)言及流程圖描述算法的過(guò)程，理解并建立算法與程序設(shè)計(jì)的思想。這節(jié)課在必修的體驗(yàn)與后面程序設(shè)計(jì)的深入學(xué)習(xí)之間，起到了承先啟后進(jìn)行過(guò)渡的作用。案例采用“逐步引導(dǎo)和訓(xùn)練”的教學(xué)策略來(lái)解決教學(xué)的重難點(diǎn)，依托生活中的實(shí)例，先從實(shí)例討論的維度引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)例進(jìn)行層層分析、歸納總結(jié)，找到解決問(wèn)題的算法并用流程圖表示，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)算法解決問(wèn)題基本過(guò)程的再體驗(yàn)。再?gòu)纳罨虒W(xué)的維度，從具體的實(shí)例向一般性問(wèn)題的解決推進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)算法解決問(wèn)題基本過(guò)程的再理解，最終達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。建議，案例在教學(xué)過(guò)程的描述中明確對(duì)情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，或者說(shuō)，案例需要交待清楚，如何培養(yǎng)學(xué)生交流合作、探究創(chuàng)造的教學(xué)策略?！緦?zhuān)家點(diǎn)評(píng)】普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確闡述了《算法與程序設(shè)計(jì)》（選修）模塊的宗旨，就是使學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)算法思想，了解算法和程序設(shè)計(jì)在解決問(wèn)題過(guò)程中的地位和作用；能從簡(jiǎn)單問(wèn)題出發(fā)，設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的算法……從該教學(xué)案例的設(shè)計(jì)和施教過(guò)程來(lái)看，執(zhí)教者不僅很好地把握了新課標(biāo)的有關(guān)理念，而且，也是一節(jié)實(shí)踐效果很好的課。其主要特點(diǎn)是：（1）教學(xué)對(duì)象分析得較為準(zhǔn)確；（2）教學(xué)目標(biāo)制定得科學(xué)、恰當(dāng)，可操作性強(qiáng)；（3）在“教學(xué)思路”部分的分析上，文字表述明確、細(xì)致，在問(wèn)題的分析方面做到了絲絲入扣，層層推進(jìn)，并自然地導(dǎo)出了生活中“打擂臺(tái)”實(shí)例；（4）在教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，執(zhí)教者首先以詳細(xì)的師生對(duì)話(huà)的形式，展現(xiàn)了教學(xué)“情境創(chuàng)設(shè)”的全過(guò)程，課堂語(yǔ)言運(yùn)用得較為準(zhǔn)確。在這里，關(guān)鍵性的“打擂過(guò)程的描述”條理清晰，易于引出打擂算法流程的設(shè)計(jì)和“流程圖”的畫(huà)出；（5）在“求一般情況下的最大值的算法”時(shí)，執(zhí)教者通過(guò)引