以計(jì)算思維培養(yǎng)為目標(biāo)的Excel微課程設(shè)計(jì).doc

1、以計(jì)算思維培養(yǎng)為目標(biāo)的Excel 微課程設(shè)計(jì)“電子表格的設(shè)計(jì)與制作”是上海市信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中初中信息科技課程內(nèi)容的一個(gè)部分，是計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)也是初中信息科技學(xué)業(yè)水平考試的一個(gè)重要內(nèi)容。電子表格軟件有其顯著的特點(diǎn)，那就是操作容易理解難，上手容易深入難，做練習(xí)容易解決問(wèn)題難。以往在教授這部分內(nèi)容時(shí)，教師們會(huì)側(cè)重學(xué)生基本技能的達(dá)成，關(guān)注“怎么做” ，而忽略“是什么”和“為什么” 。因此基本教學(xué)方法停留在“教師講授 +學(xué)生操練”，評(píng)價(jià)方式也相對(duì)單一，學(xué)生只需要完成一定數(shù)量的練習(xí)，即可過(guò)關(guān)。這種教學(xué)模式確實(shí)能使學(xué)生在考試中取得較好的成績(jī)，但由于他們對(duì)所學(xué)內(nèi)容缺乏一定程度的理解，因此容易遺忘，也不可能真

2、正從思維層面和能力層面得到提升，學(xué)生“想不到”利用電子表格來(lái)解決問(wèn)題，也“不會(huì)”將其應(yīng)用于日常生活。隨著各學(xué)科對(duì)學(xué)生思維培養(yǎng)的日漸重視及“計(jì)算思維”概念的逐步深入，筆者嘗試換一種思路來(lái)設(shè)計(jì)本單元， 即“基于計(jì)算思維培養(yǎng)的 Excel 微課程設(shè)計(jì)” 。課程目標(biāo)掌握 Excel 的基本技能依然是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，包括表格的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的輸入、計(jì)算、簡(jiǎn)單函數(shù)應(yīng)用、圖表創(chuàng)建等。但除此之外，筆者將目標(biāo)重點(diǎn)定位在以下三點(diǎn)：注重思維培養(yǎng)。主要是計(jì)算思維的培養(yǎng)，重點(diǎn)在抽象和建模。注重問(wèn)題解決。 注重從問(wèn)題開始的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、建模、分析的全過(guò)程。注重自我學(xué)習(xí)。 引入 MOOC 模式，利用 Moodle 課程平臺(tái)，讓學(xué)生體驗(yàn)

3、自我學(xué)習(xí)的過(guò)程，為他們應(yīng)對(duì)未來(lái)的開放課程時(shí)代做準(zhǔn)備。Excel 教學(xué)內(nèi)容中計(jì)算思維的體現(xiàn)計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、人類行為理解等一系列涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。這個(gè)廣為流傳的定義是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的周以真教授在2006 年提出的。計(jì)算思維的核心概念是抽象、邏輯思維、算法和糾錯(cuò)。在Excel 中，計(jì)算思維可以在以下幾個(gè)方面得以體現(xiàn)。1.抽象和自動(dòng)化抽象和自動(dòng)化包括兩個(gè)層面的概念，其一是將社會(huì) /自然現(xiàn)象進(jìn)行抽象，表達(dá)成可以計(jì)算的對(duì)象，構(gòu)造對(duì)這種對(duì)象進(jìn)行計(jì)算的算法和系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)社會(huì) /自然的計(jì)算， 從而通過(guò)這種計(jì)算發(fā)現(xiàn)社會(huì)/自然的演化規(guī)律；其二是強(qiáng)調(diào)用社會(huì)

4、/自然可接受的形式（如多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)控制等）來(lái)展現(xiàn)計(jì)算及求解的過(guò)程與結(jié)果。Excel 數(shù)據(jù)建模就是這兩個(gè)層面的具體體現(xiàn)。將一個(gè)生活中的具體問(wèn)題構(gòu)建為一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)模型， 在建構(gòu)過(guò)程中， 會(huì)涉及常量和變量、對(duì)象、運(yùn)算符、函數(shù)、引用、公式等。模型的建構(gòu)取決于用戶需求以及作者對(duì)問(wèn)題的分解和界定，可以將數(shù)據(jù)模型比作一個(gè)巨大的函數(shù)，用戶只需要提供或改變一些數(shù)據(jù)，模型就可以幫你求解（如圖 1）。所以在 Excel 的學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)分析、設(shè)計(jì)、構(gòu)建簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的解決，從而體現(xiàn)“抽象和自動(dòng)化”，將對(duì)學(xué)生后續(xù)的思維發(fā)展起到非常重要的奠基作用。2.運(yùn)算符和數(shù)據(jù)

5、類型在計(jì)算機(jī)語(yǔ)境中，運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型是兩個(gè)基本術(shù)語(yǔ)，也是學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的必由之路，因?yàn)樗鼈兪怯?jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)算的基礎(chǔ)，是“自動(dòng)化”的基礎(chǔ)。從Excel 誕生的那一刻起，計(jì)算便是它最重要的功能，而計(jì)算必將涉及運(yùn)算符和數(shù)據(jù)。不同的運(yùn)算符需要不同類型的數(shù)據(jù)參與。雖然在Excel 中不需要對(duì)數(shù)據(jù)類型做嚴(yán)格的細(xì)分，但其卻是一個(gè)比較好的載體，能讓學(xué)生明白“數(shù)值”、“文本”和“布爾”這三種基本數(shù)據(jù)類型及其相關(guān)的運(yùn)算。3.對(duì)象和屬性在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)中，屬性是一個(gè)非常重要的概念。而在Excel 中，單元格、行、列、工作表、透視表等都是對(duì)象，僅以“單元格”為例，用戶可以改變它的內(nèi)容、 格式（字體

6、/大小 /邊框 /底紋）、行高列寬、 位置，這些其實(shí)都可以算作一個(gè)單元格的屬性，均可以參與運(yùn)算。教學(xué)策略1.分解知識(shí)點(diǎn)，創(chuàng)建微視頻Excel 的知識(shí)技能和思想方法對(duì)于六年級(jí)的孩子來(lái)說(shuō)會(huì)有一定難度，且學(xué)生之間差異較大，這種比較難以理解的知識(shí)、比較復(fù)雜的技能適合采用微課程形式，因?yàn)閷W(xué)生可以反復(fù)觀看和體驗(yàn)。筆者將整個(gè)Excel 的知識(shí)技能點(diǎn)作分解和切割，每個(gè)微視頻體現(xiàn)1 2 個(gè)知識(shí)技能點(diǎn)， 時(shí)間控制在2 10分鐘（如圖2）。同時(shí)，筆者還大致劃分了每節(jié)課的進(jìn)度，用No.X 來(lái)表示，每次上課，都會(huì)給出本節(jié)課的基本安排，學(xué)生可以根據(jù)自己的進(jìn)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.利用 Moodle 課程平臺(tái)，設(shè)計(jì)配套練習(xí)配套練習(xí)

7、分為兩類，一類是基礎(chǔ)測(cè)試， 另一類是操作題。（ 1）基礎(chǔ)測(cè)試類基礎(chǔ)測(cè)試類練習(xí)重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶、理解、運(yùn)用和遷移能力，以及對(duì)原理和思想方法的掌握情況。題型主要涉及填空題、匹配題、選擇題。測(cè)試題緊扣視頻課程，仍以第四節(jié)課的內(nèi)容為例，在 L3_E1_1 測(cè)試中， 筆者設(shè)計(jì)了如下的測(cè)試：如果要計(jì)算25 的四次方，在單元格中應(yīng)該輸入_（填空題，考查學(xué)生對(duì)“ ”算術(shù)運(yùn)算符的運(yùn)用） ；要計(jì)算 A2 單元格的值乘以 B2 單元格的值，并把結(jié)果在C2 中呈現(xiàn)，應(yīng)該在_單元格中輸入計(jì)算公式（填空題，考查計(jì)算結(jié)果的存儲(chǔ)位置） ；要求 A2 單元格的值和 33 相乘，應(yīng)該在單元格中輸入公式 _（填空題，考查公

8、式中對(duì)單元格的引用） ；在 Excel 中計(jì)算 322+32 ×55 的值是_（填空題，需要學(xué)生到Excel 中計(jì)算，考查對(duì)公式和乘法運(yùn)算符的正確使用） ；要計(jì)算（ 642-2020）÷ 4 的值，需要在單元格中輸入（選擇題，考查對(duì)公式的應(yīng)用）。僅僅提供測(cè)試是不夠的，在課程平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試的優(yōu)勢(shì)更重要的在于對(duì)于每個(gè)錯(cuò)誤答案所提供的反饋。以第5 題為例，筆者設(shè)計(jì)了全面的反饋機(jī)制（如圖3）。有了反饋機(jī)制，學(xué)生就能明白自己為什么錯(cuò)，從而再次嘗試答題。為了鼓勵(lì)學(xué)生不斷改正錯(cuò)誤，筆者將測(cè)驗(yàn)設(shè)置為“不限試答次數(shù)” ，也就是說(shuō)學(xué)生可以反復(fù)回答，直到正確為止。但是，反復(fù)答題也是有代價(jià)的，每次

9、答錯(cuò)就會(huì)有罰分。如果這道題滿分為1 分的話，學(xué)生答錯(cuò)2 次，就會(huì)被扣0.2分。（ 2）操作類操作練習(xí)需要學(xué)生在表格中進(jìn)行實(shí)際操作，用來(lái)解決實(shí)際生活中出現(xiàn)的問(wèn)題，體現(xiàn)的是學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。3.關(guān)注生活中的問(wèn)題解決（1）兩個(gè)項(xiàng)目的完整體驗(yàn)整個(gè)單元有兩個(gè)項(xiàng)目貫穿始終，一個(gè)是教學(xué)范例Rubys Birthday Party ，涉及個(gè)人活動(dòng)經(jīng)費(fèi)的規(guī)劃和控制，重在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型；另一個(gè)是個(gè)人項(xiàng)目“我的教育費(fèi)用”，由學(xué)生自己建構(gòu)數(shù)據(jù)模型，涉及個(gè)人教育經(jīng)費(fèi)的支出和預(yù)測(cè)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自己的興趣以及感恩父母的付出，也為有意向進(jìn)入我校學(xué)習(xí)的學(xué)生家長(zhǎng)提供參考。兩個(gè)項(xiàng)目均是從現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題出發(fā)，經(jīng)歷數(shù)

10、據(jù)的設(shè)計(jì)、建模和分析的全過(guò)程。以Rubys Birthday Party 為例，筆者提出一個(gè)場(chǎng)景， Ruby 要舉辦一次生日 Party，她邀請(qǐng)幾個(gè)朋友，一起吃一頓午飯， 為此，她需要準(zhǔn)備一些食品， 布置一下房間，并為每個(gè)朋友準(zhǔn)備一份小禮物。父母會(huì)提供一定的經(jīng)費(fèi)支持（預(yù)算）， Ruby 需要做的就是列出所需購(gòu)買的物品，并求出總價(jià)，最后和預(yù)算進(jìn)行比較，看是否超支，從而調(diào)整自己的開支。視頻中教師是Ruby，為范例進(jìn)行講解， 但是學(xué)生在完成項(xiàng)目時(shí)是按照自己的需求來(lái)設(shè)計(jì)的。這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施分為三個(gè)步驟：首先是設(shè)計(jì)表格，由于是現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，學(xué)生沒(méi)有利用計(jì)算機(jī)求解的經(jīng)驗(yàn)，為單價(jià)和數(shù)量均加上單位，而小計(jì)和

11、總價(jià)都是通過(guò)自己計(jì)算或者通過(guò)計(jì)算器來(lái)計(jì)算。待進(jìn)入數(shù)據(jù)計(jì)算單元，學(xué)生便會(huì)發(fā)現(xiàn)，按照原先的輸入方法，計(jì)算機(jī)是無(wú)法進(jìn)行計(jì)算的，因此，學(xué)生便去掉了單位，利用公式算出了“小計(jì)”和“總價(jià)” 。當(dāng)最后在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型的時(shí)候，學(xué)生不僅將人數(shù)“剝離”出來(lái)，而且利用if 函數(shù)算出了是否超支。當(dāng)改變單價(jià)、人數(shù)或者預(yù)算時(shí)，相應(yīng)的價(jià)格便會(huì)發(fā)生改變，而最后呈現(xiàn)出來(lái)的是一個(gè)結(jié)果是否超支。至此，一個(gè)數(shù)據(jù)模型便構(gòu)建成功。這個(gè)數(shù)據(jù)模型類似于一個(gè)函數(shù)，每一個(gè)函數(shù)都能完成某一個(gè)功能，它需要用戶輸入一些參數(shù)（也有不需要參數(shù)的） ，函數(shù)就能返回一個(gè)結(jié)果。而 Rubys Birthday Party 數(shù)據(jù)模型就類似于一個(gè)函數(shù)，它的功能就是判

12、斷“是否超支” ，需要提供的參數(shù)就是“人數(shù)、物品價(jià)格和預(yù)算” ，返回的結(jié)果就是告訴我們“是否超支” （如圖 4）。（ 2）練習(xí)設(shè)計(jì)從學(xué)生實(shí)際出發(fā)練習(xí)的設(shè)計(jì)精選和學(xué)生學(xué)習(xí)生活息息相關(guān)的內(nèi)容?！拔业囊恢苷n表”這個(gè)作業(yè)位于第二單元“數(shù)據(jù)輸入”。通過(guò)制作這張表格，學(xué)生不僅能學(xué)會(huì)基本的操作，包括輸入、合并單元格、自動(dòng)填充、設(shè)置邊框底紋等，而且體現(xiàn)了個(gè)性化，因?yàn)楣P者要求學(xué)生把雙休日的安排也放了進(jìn)去，筆者同時(shí)用自己的方式把喜歡的課程突出顯示。因此，學(xué)生的作品無(wú)一相同（如圖 5）?！斑\(yùn)動(dòng)會(huì)比賽排名”和“達(dá)人秀 24 點(diǎn)出題器”這兩個(gè)作業(yè)位于第三單元“數(shù)據(jù)計(jì)算” ，前者的數(shù)據(jù)來(lái)自于學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)的真實(shí)數(shù)據(jù)， 學(xué)生需

13、要利用 rank 函數(shù)對(duì)鉛球比賽進(jìn)行成績(jī)排名； 后者則是為學(xué)校的特色節(jié)目 “達(dá)人秀” 服務(wù)的， 24 點(diǎn)比賽是其中一個(gè)現(xiàn)場(chǎng) PK 項(xiàng)目，學(xué)生需要利用隨機(jī)函數(shù)來(lái)創(chuàng)建?！笆劳庑强者x課”位于第四單元“數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”，同樣來(lái)源于真實(shí)的學(xué)校課程，每周五的下午第一節(jié)課就是學(xué)生的上課時(shí)間，學(xué)生可以從多個(gè)課程中選擇一門來(lái)學(xué)習(xí)，在這個(gè)作業(yè)中，學(xué)生需要利用數(shù)據(jù)透視表對(duì)各門課程的選課人數(shù)作統(tǒng)計(jì)。這些作業(yè)教師會(huì)在微視頻中進(jìn)行講解，學(xué)生可以隨時(shí)暫停，跟著視頻同步操作。也有些作業(yè)沒(méi)有微視頻，重在對(duì)已有知識(shí)的綜合運(yùn)用，但教師會(huì)在作業(yè)中進(jìn)行提示，如“身份證信息提取”和“成績(jī)等第轉(zhuǎn)換” ，這兩個(gè)作業(yè)位于第三單元“數(shù)據(jù)計(jì)算” ，教師

14、給出了如下場(chǎng)景和操作提示。身份證信息提取身份證是我們的身份標(biāo)識(shí)，其中包含了很多信息，這里我們要嘗試一下如何提取身份證中的某些信息。我們現(xiàn)在有兩個(gè)需求：計(jì)算年齡，以便了解各個(gè)年齡段的人分別有哪些；匯總 1 12 月每個(gè)月過(guò)生日的人分別有哪些，以便給他們準(zhǔn)備一份生日禮物。參考解答： 這兩個(gè)問(wèn)題需要我們提取的是“出生年份”和“出生月份”這兩個(gè)信息；這兩個(gè)信息分別顯示在身份證號(hào)的第 710 位（共 4 位），第 11、 12 位（共 2 位）；由于信息產(chǎn)生在文本中間，所以我們可以通過(guò) mid 函數(shù)來(lái)提取， mid 函數(shù)需要三個(gè)參數(shù)，分別為哪一個(gè)文本（如 A2 ），從第幾位開始，總共要取出幾位；年齡的計(jì)

15、算可以通過(guò)公式“今年的年份 - 生日年份” 來(lái)計(jì)算， 由于取出的年份是文本形式，不能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以可以通過(guò)value 函數(shù)將其轉(zhuǎn)化。在表格中完成：計(jì)算生日年份、年齡和生日月份；按照年齡進(jìn)行排序（用rank 函數(shù)）。成績(jī)轉(zhuǎn)換我們經(jīng)常會(huì)需要將成績(jī)轉(zhuǎn)換為等第，等第轉(zhuǎn)換有兩種形式，同學(xué)們可以選擇以下任一形式利用if 函數(shù)完成。轉(zhuǎn)換方法一（較簡(jiǎn)單）合格： >=60 ；不合格： <60。轉(zhuǎn)換方法二（較難）優(yōu)秀： >=85 ；合格： >=60（小于 85）；不合格： <60。教學(xué)實(shí)施及成效1.課堂結(jié)構(gòu)三部曲從課堂實(shí)施來(lái)看，每節(jié)課主要分成三個(gè)部分。首先是對(duì)上一節(jié)課作業(yè)出現(xiàn)的問(wèn)

16、題進(jìn)行集中反饋，接著學(xué)生自行觀看微視頻并做練習(xí)，教師會(huì)給出進(jìn)度建議。如果在過(guò)程中教師發(fā)現(xiàn)有比較集中的問(wèn)題，則會(huì)請(qǐng)學(xué)生暫停進(jìn)行集中講授，但這種情況非常少。2.教學(xué)成效從課堂狀態(tài)看，學(xué)生都非常投入地觀看視頻并及時(shí)完成任務(wù)。從練習(xí)情況看，練習(xí)的完成度高，達(dá)成度總體較高。如圖 6 中的三道題來(lái)源于第三單元“數(shù)據(jù)計(jì)算”中的文本運(yùn)算符，學(xué)生會(huì)有兩次答題機(jī)會(huì)，從圖7 中我們可以看出，對(duì)于第三、四兩道題，學(xué)生的第一次答題正確率分別達(dá)到86%和 82% ，說(shuō)明掌握程度較好。全班41 位同學(xué)，而答題總數(shù)為 46 次，說(shuō)明其中有五位同學(xué)答了第二次。但對(duì)于第五道題，學(xué)生第一次答題的正確率只有 46%，筆者及時(shí)了解到學(xué)生對(duì)于兩個(gè)“ =”產(chǎn)生了困惑，于是便集中進(jìn)行了講解（如圖 6、圖 7）。課后筆者對(duì)部分學(xué)生進(jìn)行了訪談，從訪談中了解到，學(xué)生并不覺得課程難，雖然事實(shí)上整個(gè)課程的設(shè)計(jì)難度很高，有很多內(nèi)容大大超出了課標(biāo)的范圍，但結(jié)合練習(xí)情況看，確實(shí)如學(xué)生所說(shuō)，他們能夠做出來(lái)。另外，當(dāng)問(wèn)到這種上課形式是否能夠接受時(shí)，絕大多數(shù)學(xué)生表示能夠接受，認(rèn)為比教師集中講解要好，只有個(gè)別學(xué)生說(shuō)稍稍感到有點(diǎn)無(wú)聊。教學(xué)反思從整體來(lái)看，課程設(shè)計(jì)比較關(guān)注計(jì)算思維，特別是抽象和自動(dòng)化、運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型、對(duì)象和屬性，其中