蔣凱道

（浙江省奉化高級中學，浙江寧波 315500）

引言

《普通高中信息技術課程標準》提出，信息技術教學要面向?qū)W科核心素養(yǎng)，且學會運用計算思維識別與分析問題，抽象、建模與設計系統(tǒng)性解決方案作為高中信息技術的課程目標之一。“算法與程序設計”作為高中信息技術的選擇性必修課程，非常適合利用問題導向式教學方法來進行教學。相比常規(guī)課堂，問題導向式教學強調(diào)通過情境創(chuàng)設有效問題，利用小組合作、自主探究模式，形成問題的解決方案，完成知識的建構[1]。

下面以“算法綜合課之我是垃圾分類督導員”（以下簡稱“算法綜合課”）為例，具體闡述“算法與程序設計問題導向式教學法”的實施策略。

一、創(chuàng)設情境，發(fā)現(xiàn)問題

知識是抽象的，情境的創(chuàng)設能將抽象的知識具體化、形象化、問題化?！扒椤蹦軐⒊橄蟮闹R具體化，激發(fā)學生的學習興趣與欲望；“境”則能將學生拉入“知識之境”，建立起“學生—知識—生活實際”三者之間的聯(lián)系。因此，創(chuàng)設問題情境的目的在于揭示事物間的矛盾，動搖主體認知結構的平衡狀態(tài)，從而激發(fā)學生的求知欲，培養(yǎng)學生的質(zhì)疑精神。

在“算法綜合課”中，筆者創(chuàng)設了以下情境：（1）全國正推行垃圾分類，但尚未實現(xiàn)垃圾的精準投放；（2）視頻展示垃圾分類的重要意義；（3）以廚余垃圾分類為例，提出利用已學知識設計一個廚余垃圾學習系統(tǒng)，幫助實現(xiàn)廚余垃圾的精準投放；（4）介紹系統(tǒng)功能，展示廚余垃圾學習系統(tǒng)，然后發(fā)給學生廚余垃圾學習系統(tǒng)半成品，讓學生測試系統(tǒng)功能。

學生根據(jù)情境發(fā)現(xiàn)了兩點問題：一是系統(tǒng)界面尚未開發(fā)完成，缺少顯示廚余垃圾列表功能；二是系統(tǒng)功能尚未完整，缺乏廚余垃圾的鑒別功能。

以上問題是學生根據(jù)創(chuàng)設的情境主動探究得到的，這些問題是本節(jié)課的重點和難點。

二、小組合作，分析問題

依據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論，教師應根據(jù)學生已有的認知水平開展教學，但學生的認知水平不同、知識基礎也參差不齊。因此，教師對問題的設置可以按照由易到難、分層遞進的原則，引導學生從問題的分析中發(fā)現(xiàn)新的問題，沿著自己的“最近發(fā)展區(qū)”不斷前進。通過小組合作，學生之間可以互補、互助、共同進步，拓展自身的思維，尋求解決問題的最佳方案。

在“算法綜合課”中，教師結合學生存在的問題設置了以下幾個問題：（1）當前程序尚未完成，缺少顯示廚余垃圾列表的控件，請各位同學采用合適的控件，添加至窗體中，完善程序界面。此問題的設計在于讓學生回顧程序設計的一般過程，即程序界面的設計，同時激發(fā)學生的思維，引導學生通過回顧知識，選擇列表框控件來顯示數(shù)據(jù)，也為學生實現(xiàn)下一步的程序做好鋪墊，激發(fā)學生編寫程序的欲望。（2）系統(tǒng)中是如何鑒別廚余垃圾的呢？學生根據(jù)提示，結合系統(tǒng)的測試給出了以下垃圾鑒別原理：輸入的垃圾與庫中的垃圾逐個進行比對，直到找到（找完）為止。在教師的引導下，學生又發(fā)現(xiàn)了三個新的問題：如何實現(xiàn)垃圾庫中各種垃圾的截取？如何判斷某一個垃圾名稱已截取完畢？如何判斷垃圾庫中截取垃圾與輸入的垃圾一致？

針對以上三個新的問題，學生以小組為單位展開了新的討論，并得出了如下解決方法：截取垃圾庫字符串中的垃圾，在截取字符中如出現(xiàn)“，”，則表示某一個垃圾已截取完畢。將輸入的垃圾與截取到的垃圾進行比對，如果相等，則表示找到，如不相等則繼續(xù)查找。

在小組合作、分析問題這一環(huán)節(jié)中，教師能否充分發(fā)揮主導作用，是學生能否發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的關鍵。教師在這一環(huán)節(jié)中，既要給予學生適當?shù)奶崾荆忠ㄟ^提示讓學生積極、主動分析問題、發(fā)現(xiàn)新的問題；通過小組合作，提升學生的團隊協(xié)作能力，使學生相互幫助、相互進步；通過思維碰撞，提升學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

三、建立模型，抽象問題

在有了問題的初步解決方案后，教師還需將問題具體化、形式化，建立模型。對此，教師需要引導學生了解建立模型的概念，將以上三個問題轉換為VB 表達式。這是一個非常重要的環(huán)節(jié)，是將問題轉化為應用的橋梁，是學生能否利用所學知識來解決實際問題的關鍵所在。

這一環(huán)節(jié)，教師安排了課堂實踐活動，以分析問題時所提的解決方案為基礎，需以小組為單位讓學生將三個問題轉換為VB 表達式，并選幾個小組在有初步方案后在黑板上展示建立的模型。

學生建立的模型如：c=mid(fenlei,i,1)；if c<>“,” then temp=temp+c（變量temp 用來保存垃圾庫中截取的垃圾）；temp=s（變量s 為程序輸入的垃圾）。

在建立模型、抽象問題這一環(huán)節(jié)中，因為學生的知識基礎不同，教師需要引導學生回顧相關的VB 知識點。利用小組合作的方式，學生之間相互驗證模型的正確性；通過黑板演示，學生可以比較出不同組別之間的模型差異，并從中發(fā)現(xiàn)問題，最終確定正確的模型。

四、設計算法，解決問題

（一）設計算法

設計算法是利用計算機處理問題的先決條件。設計算法有助于學生對分散的模型進行整合，使之變成解決問題的方法，并采用流程圖的方式描述算法，增強算法的可讀性，避免出現(xiàn)二義性、不確定性，讓算法成為解決問題的完整方案。

在本節(jié)課中，教師設置了如下問題：請結合流程圖的相關知識，并根據(jù)建立的模型完善流程圖。

在設計算法環(huán)節(jié)中，流程圖設置的留空處即為學生建立的三個模型。因為課堂教學的時間有限，如果設計整個算法，有一定的難度，因此設置部分空格，可以使建立的模型與設計的算法相呼應，讓學生的思維能有效銜接，進而高效完成算法的設計。

（二）編寫程序，解決問題

分析問題、建立模型、設計算法最終是為了形成利用數(shù)字化工具自動解決問題的方案。在學生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、建立模型、設計算法四個過程后，對問題的解決有了較為完善的方案。學生驗證解決問題方案的欲望已被充分激發(fā)，因此，教師在此環(huán)節(jié)設置了一個問題：根據(jù)設計的算法，完善程序，實現(xiàn)廚余垃圾的鑒別。

在此環(huán)節(jié)中，教師需巡視學生的編程情況，對編程過程中出現(xiàn)的共性問題進行統(tǒng)一的點評和說明，也可以進行個別指導，幫助學生回顧編程所需的VB 相關知識點。

結語

以上問題的解決，表示學生對課堂教學內(nèi)容已有了充分的了解，并已經(jīng)實現(xiàn)了簡單的知識遷移與應用。因此，在“算法與程序設計”問題導向式教學方法中，教師應注意以學生為中心，通過創(chuàng)設情境、分析問題、建立模型、設計算法、程序設計、拓展提高這幾個環(huán)節(jié)開展教學，通過小組合作、自主探究，讓學生成為解決問題過程的主體、教師成為學生的引導者，使學生在掌握知識的同時，培養(yǎng)計算思維，最終實現(xiàn)知識的遷移與應用。用所學知識來解決生活實際問題，這也是計算思維的最好體現(xiàn)。