《信息的編程加工》教學(xué)設(shè)計

1、    信息的編程加工教學(xué)設(shè)計    楊兆華 教材分析本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容是教育科學(xué)出版社信息技術(shù)基礎(chǔ)第三章第二節(jié)，本節(jié)內(nèi)容比較簡潔，是對上一節(jié)內(nèi)容的承接，主要是通過對整個程序設(shè)計過程的體驗讓學(xué)生了解用計算機(jī)進(jìn)行信息編程加工的內(nèi)在機(jī)制，知道利用計算機(jī)解決問題的方法。學(xué)情分析高一學(xué)生具有一定的邏輯思維和概括能力，參與實踐活動意識強(qiáng)烈，喜歡探求新知識，但程序設(shè)計接觸得不多，算法是其較難理解和掌握的內(nèi)容，尤其是對普通高中學(xué)生來說，其學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)較重，用計算機(jī)來分析、解決問題的能力幾乎為零，所以要注重循序漸進(jìn)，絕不能一蹴而就。本節(jié)課在學(xué)生已有的計算機(jī)知識基礎(chǔ)上給他們講解

2、程序設(shè)計中的算法以及簡單的vb編程，以激發(fā)他們的興趣，不宜深入。有些學(xué)生將選修算法與程序設(shè)計，那時將繼續(xù)深入學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容，因此在這里只向?qū)W生簡單介紹編程，讓其感受編程的魅力。教學(xué)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，從生活中的事例（病毒復(fù)制數(shù)量問題）入手，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)解決問題的需要，尋求恰當(dāng)?shù)姆绞教幚硇畔ⅰ?.培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，通過病毒復(fù)制數(shù)量問題，在分析、解決問題的過程中產(chǎn)生思維活動，形成解決問題的方案，并能遷移到與之相關(guān)的其他問題解決中。3.通過一些疫情與編程的案例的學(xué)習(xí)（隔離的必要性），培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新意識，助力網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下學(xué)習(xí)能力的提高。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：體驗通過編程實現(xiàn)計算

3、機(jī)加工信息的整個過程，知道利用計算機(jī)解決問題的步驟和基本思想方法，從而了解計算機(jī)信息編程加工的內(nèi)在機(jī)制。教學(xué)難點(diǎn)：對算法設(shè)計的理解及程序代碼的初步認(rèn)識。教學(xué)策略本節(jié)課以“病毒在第n個復(fù)制周期時的數(shù)量計算”為主線，設(shè)計了“情境導(dǎo)入提出問題1，分析設(shè)計算法編程實現(xiàn)，調(diào)試運(yùn)行拓展問題2、問題3，分析修改程序，調(diào)試運(yùn)行教師小結(jié)，布置作業(yè)”等環(huán)節(jié)，通過新知探究，將實踐體驗、課堂演示、合作探究等多種教法相結(jié)合，使學(xué)生掌握信息編程加工的整個過程。本節(jié)課的設(shè)計重在使學(xué)生對信息的編程加工有一個清晰系統(tǒng)的認(rèn)識，學(xué)生能夠真正理解信息編程加工的全過程。教學(xué)過程1.情境導(dǎo)入教師播放短視頻“程序員用計算機(jī)仿真程序告訴我們

4、，疫情不控制將會快速傳播”，展示小動畫程序“建立隔離區(qū)，控制人員流動”疫情很快會被控制，甚至被消滅。師：同學(xué)們好，新冠病毒肆虐神州大地，為了避免疫情的蔓延，我們都在家里進(jìn)行自我隔離，疫情影響著我們的生活和學(xué)習(xí)節(jié)奏，對我們的學(xué)習(xí)和能力的培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)。從視頻中我們就能看到程序員們利用算法編寫仿真程序告訴我們疫情期間隔離與不隔離的區(qū)別，大家肯定有疑問：這些程序到底是怎么編寫出來的？設(shè)計意圖：程序員們通過他們的專業(yè)特長，對信息進(jìn)行編程加工，為疫情的防控做出了貢獻(xiàn)。通過生活中的熱點(diǎn)事件，激發(fā)學(xué)生的好奇心與積極性，引出算法的概念（課件展示介紹算法，并強(qiáng)調(diào)算法在生活中的重要性）。2.任務(wù)1：分析問題，

5、設(shè)計算法教師提出問題1：某病毒傳染性很強(qiáng)，它可以自行復(fù)制，在活體中的復(fù)制呈現(xiàn)高速遞增趨勢。假如現(xiàn)在有x個病毒，復(fù)制能力為2，下一個復(fù)制周期將會增加2x個一模一樣的病毒。你作為實驗分析檢驗員，需要統(tǒng)計出在復(fù)制到第n個周期時，一共有多少個病毒單體。活體被傳染時只有一個病毒，這算作第一個周期。教師給學(xué)生時間思考問題。師：n=1時有多少個病毒活體？生：第1個周期，剛傳染，只有1個病毒活體。師：n=2時有多少個病毒活體？生：第2個周期，有1個病毒復(fù)制的2個活體+原來的1個病毒。師：n=3、4、5、6？師生共同小結(jié)，得出通項公式：n不等于1時，s（n）=s（n-1）+s（n-1）*2。根據(jù)小結(jié)得出算法描述

6、、算法流程圖（課件展示類比，穿插講述流程圖中的圖形符號），引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)用流程圖表示可以使算法更加直觀、準(zhǔn)確。設(shè)計意圖：提出問題，確定要解決的問題，做出需求分析，就是要明確設(shè)計解決問題的算法，再通過本節(jié)課后續(xù)編寫程序來實現(xiàn)，將解決問題的過程用計算機(jī)語言表述出來，從而賦予計算機(jī)解決問題的能力。3.任務(wù)2：編程實現(xiàn)，調(diào)試運(yùn)行教師課件展示介紹什么是計算機(jī)編程語言，指出本節(jié)課主要學(xué)習(xí)的語言visual basic 6.0。教師演示如何打開visual basic 6.0，建立標(biāo)準(zhǔn)exe文件，用類比常用軟件的方法介紹vb 6.0的界面，消除學(xué)生對軟件的陌生感，啟發(fā)學(xué)生用已有的知識來學(xué)習(xí)新的知識，介紹窗體、

7、控件以及控件部分屬性如command button控件（執(zhí)行命令的控件）屬性caption（名稱）。教師演示程序后設(shè)計界面并輸入代碼，界面很簡單，就是添加一個按鈕，改屬性caption為“計算”;雙擊“計算”按鈕，進(jìn)入到編輯代碼對話框，因為本節(jié)課主要是體驗程序，所以通過課件展示代碼，學(xué)生只需要輸入就可以了;教師操作演示為“計算”添加代碼;代碼完成后，點(diǎn)擊“啟動”“運(yùn)行”，如果有錯誤，則根據(jù)提示修改代碼來解決;調(diào)試運(yùn)行成功后，要保存自己的作品，講解如何生成可執(zhí)行的exe文件選擇“文件”菜單中的“生成工程文件.exe”。學(xué)生合作學(xué)習(xí)，根據(jù)演示模仿完成在程序的窗體中添加命令按鈕，錄入按鈕代碼，這部分

8、內(nèi)容學(xué)生很陌生，所以主要是以模仿體驗為主，讓學(xué)生分組體驗程序的魅力。這部分是本節(jié)課的重點(diǎn)，由于學(xué)生的基礎(chǔ)不一樣，采取臨桌分組體驗、小組互助的方式，爭取每位學(xué)生都能有所收獲。學(xué)生完成編寫后嘗試調(diào)試運(yùn)行，在運(yùn)行過程中，遇到問題，學(xué)生可以討論、主動思考，嘗試?yán)斫獠τ绣e誤的地方進(jìn)行修改，也可以小組互助，求助教師。教師在大部分學(xué)生都體驗完成之后，展示一兩位學(xué)生的完成情況，然后提出問題：“大家根據(jù)代碼解決了問題，那么每一行的代碼是什么意思呢？”教師帶領(lǐng)學(xué)生一起來觀察這些代碼（如下頁圖1），主要以理解為主。通過對fornext語句的講解，使學(xué)生認(rèn)識到用n周期病毒的復(fù)制、循環(huán)的累加計算，得出病毒數(shù)量越來越龐

9、大，病毒的復(fù)制能力很可怕，一定要做好防護(hù)。設(shè)計意圖：介紹計算機(jī)編程語言，在本過程中要強(qiáng)調(diào)編程語言有很多種，可以通過不同的語言來實現(xiàn)（避免學(xué)生建立“編程加工就是學(xué)習(xí)vb的片面觀念”），接著再選擇vb介紹并引導(dǎo)學(xué)生親身體驗將設(shè)計的算法轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的代碼，學(xué)習(xí)掌握怎么用編程代碼來將算法程序化，理解計算機(jī)解決問題的過程，體驗信息編程加工的魅力。4.任務(wù)3：拓展探究，提高創(chuàng)新學(xué)生的層次不一，對于還未完成問題1的編程加工的學(xué)生，教師及小組給予指導(dǎo)幫助;對于學(xué)有余力的小組和學(xué)生，應(yīng)創(chuàng)設(shè)挑戰(zhàn)問題，并鼓勵他們完成。拓展問題2：某地區(qū)暴發(fā)的流感病毒在人體細(xì)胞內(nèi)一個小時可以復(fù)制出300多萬個病毒，如何驗證結(jié)

10、果？（15分鐘一個周期，一周期復(fù)制150個病毒粒子）程序怎么修改？師：任務(wù)1中的問題，病毒一個周期復(fù)制2個，現(xiàn)在呢？需要修改哪個地方？生：一個周期復(fù)制150個，把a(bǔ)=s*2修改成a=s*150。師：任務(wù)1中的問題，周期是任意的n，不固定，而現(xiàn)在呢？怎么去驗證一個小時300多萬個病毒活體？生：15分鐘一個周期，一個小時就是4個周期，調(diào)試運(yùn)行，輸入4拓展問題3：某新型冠狀病毒在人體細(xì)胞內(nèi)一個小時可以復(fù)制出多少個病毒？（10分鐘一個周期，一周期復(fù)制20個病毒粒子）程序怎么修改？師：由于不同病毒復(fù)制周期、病毒復(fù)制粒子可能不一樣，如何修改程序能夠使用戶可以不受程序代碼的束縛，可以輸入病毒的復(fù)制周期、復(fù)制

11、粒子，就能得出結(jié)果呢？提示將病毒復(fù)制粒子參照病毒的復(fù)制周期的代碼進(jìn)行修改（如圖2），這對首次接觸信息的編程加工的學(xué)生有一定的難度，所以在這里是師生一起分析并得出具體的添加部分學(xué)生根據(jù)提示去修改代碼，調(diào)試運(yùn)行，驗證得出結(jié)果，提高認(rèn)識，理解程序經(jīng)過修改后，會變得具有通用性，不受代碼的束縛。教師巡視，給學(xué)生做個別指導(dǎo)，適時展示學(xué)生完成的作品并解釋修改部分。設(shè)計意圖：在大部分學(xué)生已經(jīng)理解代碼的基礎(chǔ)上，安排兩個有遞進(jìn)梯度的拓展問題，通過實踐可以引導(dǎo)學(xué)生加深對代碼的進(jìn)一步理解，還可以讓學(xué)生體驗如何使程序具有通用性，即使不懂編程的用戶也可以直接運(yùn)行使用。當(dāng)然，這肯定需要教師從旁引導(dǎo)，幫助他們分析問題、設(shè)計算

12、法、體驗編程并解決問題。用上述兩個拓展問題也有另一個作用，即引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識傳染性病毒的復(fù)制有多么可怕，一個人一旦被傳染后所攜帶的病毒數(shù)量是多么的龐大，可以對比來看（正常感冒時打一個噴嚏噴出的病菌可高達(dá)8500萬個），引導(dǎo)學(xué)生要加強(qiáng)自身鍛煉，提高自身免疫能力，加強(qiáng)自我保護(hù)。5.小結(jié)并布置課后作業(yè)師：通過今天的操作，我們對信息的編程加工有了一定的體驗和認(rèn)識，請大家根據(jù)自己的實際操作來總結(jié)一下信息編程加工的一般過程。我們這節(jié)課主要是通過針對問題1進(jìn)行分析，得出解決問題的通項公式，然后確立算法，編寫與調(diào)試程序，最后解決問題。這是一個綜合運(yùn)用知識的過程，需要我們認(rèn)真細(xì)致地去體驗完成，這是我們本節(jié)課的重點(diǎn)。

13、程序代碼的理解及拓展問題的解決，也需要多思考、多實踐。教師總結(jié)：今天我們初步認(rèn)識了算法和程序代碼，初步了解了信息編程加工的一般步驟，感受了利用計算機(jī)編程解決問題的獨(dú)特魅力。其實，在使用計算機(jī)進(jìn)行信息加工時，“編程加工”是無處不在的，例如，我們面前的計算機(jī)的操作系統(tǒng)以及計算機(jī)里面的應(yīng)用軟件的功能都是由編程實現(xiàn)的。隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，目前，計算機(jī)的運(yùn)算速度已經(jīng)從最初的每秒五千次提高到了幾十萬億次，計算機(jī)程序設(shè)計語言也從最初晦澀難懂的機(jī)器語言發(fā)展到比較接近自然語言的高級語言，人們也開始探討自動化程序設(shè)計，所有這些都極大地促進(jìn)了信息編程加工的應(yīng)用與發(fā)展。相信通過今天以及今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，有的同學(xué)會對

14、信息的編程加工產(chǎn)生濃厚的興趣，并成為未來的“it精英”，用程序編制自己的夢想，用程序繪制繽紛的世界。教師布置課后作業(yè)。教學(xué)反思本節(jié)課在教學(xué)過程中，從學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和實際能力出發(fā)，從身邊事例疫情與編程開始，引出算法，并說明算法的重要性;接著通過問題1的需求分析，分析算法，體驗算法，進(jìn)而通過認(rèn)識代碼、體驗代碼、理解代碼、修改代碼的循序漸進(jìn)的過程，使學(xué)生在實踐中體會信息編程加工的一般步驟。本節(jié)課的教學(xué)比較成功的地方有以下幾點(diǎn)：第一，以學(xué)生為本、教師為輔，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。第二，通過學(xué)生身邊事例體驗算法，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與探索性。第三，在學(xué)生熟悉了算法及程序代碼的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生去解決拓

15、展問題2、問題3，使問題難度降低，從而讓學(xué)生容易接受知識。第四，通過學(xué)生認(rèn)識代碼體驗代碼理解代碼修改代碼的過程，讓學(xué)生感覺自己好像在同計算機(jī)對話，同時也使學(xué)生感受到用編程解決問題的高效與樂趣。點(diǎn)  評本節(jié)課結(jié)合當(dāng)前新冠疫情拉開序幕，全社會都在關(guān)注疫情，防治疫情擴(kuò)散是當(dāng)前最主要的任務(wù)。如果不加以控制會產(chǎn)生什么后果？擴(kuò)散情況如何？這些問題的提出快速激發(fā)了學(xué)生的興趣。本節(jié)課以“建立隔離區(qū)，控制人員流動疫情很快會被控制，甚至被消滅”這一主題引發(fā)學(xué)生興趣，促發(fā)學(xué)生各種討論，推動課程內(nèi)容一步步深入。從本質(zhì)上來看本節(jié)課是老課程向“新課改教學(xué)”轉(zhuǎn)變的一個方向，是走向項目教學(xué)的一個思路體現(xiàn)。本節(jié)課以一

16、個簡單實例，讓學(xué)生從簡單的病毒復(fù)制入手，去討論，去思考，形成數(shù)學(xué)思維流程，解決問題，形成基本構(gòu)架。通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步形成問題流程圖，再到形成正確算法，有利于學(xué)生思維建構(gòu)，形成高階思維，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步討論如何去實現(xiàn)這個算法。算法是程序設(shè)計的基石，是正確編程的第一步，通過算法逐步引出本節(jié)課的編程語言vb，以案例為導(dǎo)向，讓學(xué)生掌握vb基礎(chǔ)知識與命令，讓數(shù)學(xué)模型支撐算法，流程圖與編程思路形成合力，最終由vb語言形成本案例，讓學(xué)生充分體驗程序設(shè)計帶來的“大思維”，并對其產(chǎn)生深厚的興趣。疫情防控是全社會的一件大事，如果不加以控制會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果（如某地區(qū)暴發(fā)的流感病毒在人體細(xì)胞內(nèi)一個小時可以復(fù)制出300多萬個病毒），學(xué)生的思維因此再次被激發(fā)，引發(fā)再探究、再實踐，讓學(xué)生自我梳理思路、形成算法，通過小組討論是否合理，形成最佳算法。學(xué)生在嘗試中遇到程序出錯，引出更多的討論，