基于交互式电子白板的信息编程加工教学案例

刘子君 马春生

基于交互式电子白板的信息编程加工教学案例

刘子君 马春生

信息技术与课程整合是我国21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，使学生学到知识和技能，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：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15的组合共有多少种？”从而将复杂问题简单化，再从自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、Flash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.设置探究情境，寓教于乐

引入课题：学生做九宫格游戏(Flash游戏，如图1所示)。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15。

图1

利用计算机计算速度快、不怕重复劳动的优点，让计算机来帮助人们解决问题，提出用信息的编程加工的方法。

化繁为简，对九宫格中的一个条件进行研究。即任意一条横线上的3个数相加等于15(如图2所示)。

图2

设计意图：可以举出很多事例进行编程教学，但选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Flash动画演示“筛沙”过程。

方法和步骤：

(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)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

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，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1，1，1到9，9，9的变化。这个过程需要用到嵌套循环(如图3所示)。

图3 对应表1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)。

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)。

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=15时，其中一个变量应为z=15-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)。

图6

改变后算法如图7所示。

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，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VB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

培养和提高学生信息素养的重点是要培养学生处理信息的综合能力。信息编程涉及到的内容多、难度大，而必修课课时有限，在课堂上，教师应当注重对学生学习能力的培养，注重学习方法的教授，帮助学生快速地理解知识，做到举一反三。教会学生用编程的思想对信息进行辨别、筛选，根据需求选择适当软件工具解决问题。

本课使用交互式电子白板作为主要教学平台，进行信息技术与课程的整合。交互式电子白板在计算机房的网络学习中具有以下的优势：(1)互动性。在计算机房，教师一般通过显示器传达信息，而合理利用电子白板，可以增加教师与学生、学生与学生之间的互动，增加师生之间的情感交流。(2)功能性。电子白板软件本身具备的特点，如双屏显示，可用作对比教学；探照灯工具可以突出主题，强调重点；屏幕工具可以预设板书；拖拽功能可以增加趣味性和互动性；等等。这些都可帮助教师实现多元化教学。

从某种意义上讲，信息技术与学科间的整合是考验和展示新时代教师智慧的舞台，更多的奇思妙想可以在这个舞台上绽放。

[1] 马春生.基于电子白板的混合式教学中的化学教学模式研究[J].中国现代教育装备,2010,6:86-97.

[2] 林其梅.交流互动真实再现—交互白板在信息技术教学中的应用[J].中国现代教育装备,2010,18:57-58.

[3] 信息技术与课程整合[EB/OL].http://baike.baidu.com/ view/428083.htm.

2012-03-31

刘子君，本科，中教一级。马春生，本科，中学教授级教师，主任。

江苏省南京田家炳高级中学。

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：GHB093215)研究成果之一。