核心素养下的循环结构课堂教学实践与思考

　　摘 要：在核心素养影响下，信息技术学科的核心素养可界定为信息意识、计算思维、数字化实践力和信息社会责任。《算法与程序设计》是高中信息技术课程选修模块之一，教学重视从计算机语言层面上了解计算机能做什么，是如何工作的。这种计算思维对大部分学生来说较难学。
　　关键词：visual basic；循环结构；核心素养；自主学习；编程教学；计算思维
　　一、分析计算思维的渐进过程
　　1.在进行循环结构for...next语句的教學设计中，我们依然是以书本的“希望工程”程序为例，对其进行更贴合实际的改进，设计成“日常存钱”程序。“假设你从今天开始，第一天存1元钱，第二天存2元钱，第三天存入3元钱……依次类推，一个月31天后，你将存入多少钱？”教师提问：如何让电脑计算你一个月存了多少钱？教师首先用自然语言分析该问题：
　　假设n为天数，s为累加量，s=0：第1天：n=1，n<=31条件成立，s=s+n，即s=0+1；第2天：n=2，n<=31条件成立，s=s+n，即s=1+2；第3天：n=3，n<=31条件成立，s=s+n，即s=3+3……第31天：n=31，n<=31，s=s+n，即s=465+31；第32天：n=32，n<=31条件不成立，不再累计。同时提问学生两个问题：①在这个问题中，被不断重复的语句是什么？②结束重复的条件是什么？学生觉得这两个问题符合他们的数学思维，很好回答。
　　2.如何用计算机来解决“日常存钱”问题？要解决这个问题，就要引导学生思考计算机能做什么？计算机具有哪些能力？学生根据实际的使用计算机的经验，可以得到计算机具有基本的输入能力，基本的输出能力，有计算能力。在教师的引导下，能得出计算机具有逻辑判断能力。那我们用计算机来解决问题，就要在计算机的这四大能力之内给计算机布置任务。拿我们的“日常存钱”程序为例，根据之前自然语言分析的结果，我们要在问题二“结束重复的条件”这里给计算机一个逻辑判断。具体要怎么做呢？要跟计算机沟通，就要掌握计算机语言。像这种某些工作要反复多次执行的情况，可以用循环结构里的for...next语句来实现。教师展示for循环结构的语法形式，并指出该循环结构是确定次数的循环，并让学生关注语法里的两个关键点：一是被重复的语句块，二是语句块的循环次数由谁决定？第二个关键点也是本节课的难点。我们可以用打印“*”程序来帮助同学们理解和思考。
　　二、自主解决问题的有效策略
　　设计项目任务时要以学生自主学习为主，让学生从已有知识出发，在理解了计算机思维方式后，能自主分析不同层次的任务，并解决问题。比如上面提到的“循环结构for练习”项目块，我设计的项目任务是在解决了“日常存钱”的问题后，要求学生思考以下四个问题，并自主在程序中实现：①计算1+2+3+……+100=？②计算1～100之间所有偶数的和？③计算1*2*3*……*10=？④计算1～1000之间能被7整除的数的个数？这四个程序设计都给半成品，即设计好了界面和定义变量输入输出，留下for语句里的部分空格让学生填写，这样即节省了时间，又能准确的掌握关键知识点。此项目任务的设计充分调动了学生的学习积极性。理解了for语句的两个关键知识点，即被循环体和循环次数的确定，学生都能应对项目任务中的四个问题。在解决项目任务的过程中，学生也会因为不确定而卡住，这时候教师就可以适时地从旁指点，通过传统的讲授方式帮助学生掌握相关的知识与技能，学生的探索欲被调动起来，都会非常认真听讲并且容易记住，学到之后立刻就能用来解决实际问题，更让人印象深刻。学生的思维被调动起来，整个课堂气氛安静，只听到学生敲击键盘的声音热烈又充满了思考。有些同学联想之前的分支选择结构，用循环结构与分支结构的嵌套来完成第四个问题。
　　三、计算思维的表达
　　学生完成了“循环结构for练习”项目块后，在下课之前，空出时间让学生有机会阐述自己的编程代码和编程思维。教师用局域网里的学生演示功能，让学生在自己电脑上演示代码，运行程序，这样可以节省时间，让上课节奏更紧凑。例如，分别请三名同学运用for...next语句编写程序，解决：①计算1+2+3+……+100=？②计算1～100之间所有偶数的和？③计算1*2*3*……*10=？这三个问题。学生在运行程序时如果出错，学生自己及时排查代码中的错误，比较典型的有语法书写格式错误，变量类型溢出，循环初值和步长错误等，学生修改过后，重新运行程序，成功运行。整个程序编写过程由学生自行表达，其他学生聆听并观看代码编写过程，这比直接由教师讲解程序更能调动学生的注意力，碰到同样的错误还能让学生及时自我反思，增强自己的计算思维。
　　第四个问题“计算1～1000之间能被7整除的数的个数”难度略高，可以让已经解决这个问题的学生来分享他们的思考。一位同学利用初值和步长值来解决for i=7 to 1000 step 7，另一位同学利用循环结构与分支结构的嵌套if i mod 7=0 then s=s+1，学生在演示的过程中，边打代码边解释自己的代码，周围响起一些恍然大悟之声，项目表达之后，及时小结并留一些时间让学生对自己的代码进行完善和修改，让代码更简洁更有逻辑性。
　　四、结语
　　核心素养下的循环结构课堂教学是一次实践，也是一次尝试，学生的课堂表现和精神状态比讲练结合的教学方式要好很多，教师点到即止，学生有更多的时间思考，对自己计算思维的提升也有帮助。经过一个项目任务的过程，学生基本上触摸到了计算思维，并能根据自己对计算机语言的理解和计算思维的不同，用不同的代码解决同一个问题，不再是千篇一律的模仿教师的代码。
　　学习语法很重要，而更重要的是掌握计算思维。正如《算法与程序设计》前言里说的，能从计算机语言层面上了解计算机能做什么，是如何工作的。学习看似简单的基础知识时不要掉以轻心，因为如果您真正掌握了思维方式，解决问题，就是在和计算机聊天，解决看似困难的问题，有时也就是多掌握一点聊天的技巧。

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