试论 PBL在高信息技术教学中的应用——以算法与程序设计为例

试论 PBL在高信息技术教学中的应用——以算法与程序设计为例

叶甜

浙江省衢州第三中学 邮编： 324000

摘 要：算法和程序设计是高中信息技术学科中的选修模块，对于培养学生的计算机思维能力非常重要。 在此基础上，本文首先分析了算法与程序设计教学的重要性，然后提出了使用PBL训练学生在高中算法和程序设计中的思维能力的措施。

关键词：算法与程序设计；高中信息技术；PBL

基于问题的教学方法（Problem-Based Learning, PBL）是一种以学生为中心的新型教学模式，其是将真实世界发生的问题作为核心，设计出对应的问题情境，并让学生利用所得资料进行小组讨论、归纳以及总结，最终得到答案，以此激发学生的计算与联想思维，促使学生主动思考和解决问题，培养学生的计算思维能力。

一、算法和程序设计教育的重要性

近年来，人类社会高度依赖信息技术，计算机科学的重要性日益提高。 如何有效地开发这种能力一直是国内外计算机教育和科学界关注的焦点。 高中信息技术教学算法和程序设计对于学生的综合成长至关重要。

（一）算法和程序设计教育可扩展学生的知识面，并将他们带入信息科学的殿堂

除了阅读、写作和算术这三种基本技能外，编程教育已成为儿童需要掌握的第四项基本技能。 计算思维属于科学思维的三大类，是人们应具有的重要能力之一，与我们的生活息息相关，并能培养学生的创新能力。通过教授算法和程序设计，可以为学生打开大门，在0和1世界中进行发现和创造，感兴趣的学生可以尽快进入信息科学领域。

（二）培养学生的探究、解决问题的能力和自学能力

程序设计的步骤是问题分析、算法设计、程序创建以及调试和执行。 算法设计是编程的核心， 学生需要分析老师给出的问题，设计使用大脑解决问题的算法，最后编写一个计算机程序来解决这些问题，这不仅培养了学生的探究性，而且启发并训练了他们的计算思维。

（三）培养学生的思维能力

算法和编程课程的教学，以各种方式培养学生，特别是训练他们的计算思维能力。计算思维能力的发展反映在学科教育的全过程中。计算思维要求学生具有强大的创新能力，有效地培养学生的思维能力是培养创新能力的最终目标，这要求教师专注于计算思维，并在不同的课程中将其具体化。当前，各个学科的发展越来越依赖于信息技术，并且学生需要计算思维，算法和程序设计教学也可以在这方面发展学生的能力。

二、PBL 在算法与程序设计教学中的应用策略

（一）以生活经验构建问题情境

苏霍姆林斯基曾经说过：“每个人的心灵深处，都会认为自己是发现者、研究者以及探索者。”高中学生也不例外，因此，教师在算法与程序设计课程中可以充分这一特性创建问题情境，让学生主动去探索、研究和发现。

例如：在开展程序的三种控制结构教学时，教师可以将学生的日常生活作为例子，即学生从早晨起床到晚上入睡这样流水账似的一天，是最为典型的顺序结构；在这天中，学生偶尔需要做出判断和选择，如体育课，下雨在室内上课，晴天则在室外上课，这属于选择结构；这一天过去之后，第二天又重复这样的流水账，且要持续至星期五才能结束，这是不是一种循环结构？

采用这种通俗易懂的解释方法，就可以让学更加容易地理解和掌握三种不同类型的控制结构。

（二）以设疑激疑创设问题情境

学起于思，而思则起于疑，因此，教师在教学过程中要懂得运用设疑激疑的方式，为学生创设问题情境，激发出学生的求知欲，让其主动思考和寻找答案。

例如：在开展 if 语句教学时，教师可以将求解一元二次方程根作为例题，引导学生从最简单的顺序结构开始，依据问题中的矛盾慢慢调整、过渡至分支结构，直到完成所有任务。在面对“求解一元二次方程的根”这一问题时，教师先要求学生运用顺序结构写以下程序代码：

Private Sub Command1_Click()

Dim a,b,c,d,x1,x2 As Double

a=Val(Text1.Text)

b=Val(Text2.Text)

c=Val(Text3.Text)

d=b*b-4*a*c

x1=(-b+Sqr(d))/(2*a)

x2=(-b-Sqr(d))/(2*a)

Text4.text = Str(x1)

Text5.text = Str(x2)

End Sub

之后再让学生对该程序进行调试、运行，过程中可以提醒学生按照顺序在二次项系数 a、b、c 三个字母对应的文本框内输入 1、2、1，1、1、1，再运行程序，输入之后，却弹出了错误对话框，这样学生就会产生疑惑，思考出现该对话框的原因。此时，教师让学生单击错误对话框当中的“调试”，并查看代码窗口，就会知道“x1=(-b+Sqr(d))/(2*a)”这一代码提示出错，让学生依据该信息找到错误的原因。

通过这种设疑激疑的方式，引导学生不断完善、优化程序，最终解除疑问，这不仅能激发学生计算思维能力，同时还让学生会了如何调试、修改以及优化程序。

（三）以已有知识设计问题情境

新知识的引入如果可以从学生已有的经验与知识出发，利用知识点设计出对应的问题情境，不仅可以激发出学生的学习兴趣，还能集中其注意力。

如在引入循环语句 for 时，教师可以设计 2 个问题：（1）请将求 1 ＋ 2 ＋ 3 ＋…＋ 10 之和的程序代码写出来；（2）请将求1 ＋ 2 ＋ 3 ＋…＋ 100 之和的代码写出来。

引导学生运用 s=s+1，s=s+2，…，s=s+10 这几条赋值语句解决问题 A 时，教师随即提出问题 B，此时，教师引导学生仔细查看解决问题 A 的 10 条赋值语句，经一番观察，会慢慢发现这些语句存在的规律，教师再提示学生使用通式 s=s+i将 10 语句表示出来，且注明 i 有什么样的规律变化，又该用什么语句代表变量 i 的变化，由此引出 for 的循环语句，通过这样的引导，学生很快就能理解和掌握新的知识点。

（四）以学生兴趣创立问题情境

“兴趣”是学生最好的老师，特别是对于初学者而言，算法与程序设计都是非常枯燥乏味的知识，学生会觉得遥不可及，对于这门课的学习自然也就没了兴趣，因此，想要通过这门课程培养学生的计算思维能力，首先就需要让学生对该课程充满兴趣。

例如：高中学生热衷于玩游戏，教师可以依据这一特性，根据学生的兴趣设立问题情境，通过游戏导入课程，激发学生学习、思考兴趣。如在正式上课前，给学生展示《学生活动手册》中“守护泡泡大作战”这个游戏，之后问学生“想不想知道如何编程这个游戏？”，将学生的学习兴趣充分激发出来，这样学生就会认真思考、探索、研究如何编出这个游戏，在不知不觉中培养学生的计算思维能力。

三、结束语

换句话说，高质量的PBL问题情境可以激发学生的思考能力，并对他们所学到的知识和未学到的知识充满好奇心，可以更加积极主动地思考和解决问题，让学生的思维在不断的探索和研究中得以丰富和提升，值得应用。

参考文献：

[1] 王钰彪 , 古利成 . 智能时代高中信息技术教师计算思维教学能力 :内涵、价值及提升策略 [J]. 广州广播电视大学学报 ,2019,19(5):63-68+73+110-111.

[2] 李天巨 . 如何在“算法与程序设计”教学中培养计算思维 [J]. 实验教学与仪器 ,2019,36(10):42-43.

[3] 刘宝仙.高中信息技术《算法与程序设计》模块课堂教学有效性探究:与数学“算法初步”整合教学行动研究[J].海峡科学,2012(2).