蒋凯道

（浙江省奉化高级中学，浙江宁波 315500）

引言

《普通高中信息技术课程标准》提出，信息技术教学要面向学科核心素养，且学会运用计算思维识别与分析问题，抽象、建模与设计系统性解决方案作为高中信息技术的课程目标之一。“算法与程序设计”作为高中信息技术的选择性必修课程，非常适合利用问题导向式教学方法来进行教学。相比常规课堂，问题导向式教学强调通过情境创设有效问题，利用小组合作、自主探究模式，形成问题的解决方案，完成知识的建构[1]。

下面以“算法综合课之我是垃圾分类督导员”（以下简称“算法综合课”）为例，具体阐述“算法与程序设计问题导向式教学法”的实施策略。

一、创设情境，发现问题

知识是抽象的，情境的创设能将抽象的知识具体化、形象化、问题化。“情”能将抽象的知识具体化，激发学生的学习兴趣与欲望；“境”则能将学生拉入“知识之境”，建立起“学生—知识—生活实际”三者之间的联系。因此，创设问题情境的目的在于揭示事物间的矛盾，动摇主体认知结构的平衡状态，从而激发学生的求知欲，培养学生的质疑精神。

在“算法综合课”中，笔者创设了以下情境：（1）全国正推行垃圾分类，但尚未实现垃圾的精准投放；（2）视频展示垃圾分类的重要意义；（3）以厨余垃圾分类为例，提出利用已学知识设计一个厨余垃圾学习系统，帮助实现厨余垃圾的精准投放；（4）介绍系统功能，展示厨余垃圾学习系统，然后发给学生厨余垃圾学习系统半成品，让学生测试系统功能。

学生根据情境发现了两点问题：一是系统界面尚未开发完成，缺少显示厨余垃圾列表功能；二是系统功能尚未完整，缺乏厨余垃圾的鉴别功能。

以上问题是学生根据创设的情境主动探究得到的，这些问题是本节课的重点和难点。

二、小组合作，分析问题

依据“最近发展区”理论，教师应根据学生已有的认知水平开展教学，但学生的认知水平不同、知识基础也参差不齐。因此，教师对问题的设置可以按照由易到难、分层递进的原则，引导学生从问题的分析中发现新的问题，沿着自己的“最近发展区”不断前进。通过小组合作，学生之间可以互补、互助、共同进步，拓展自身的思维，寻求解决问题的最佳方案。

在“算法综合课”中，教师结合学生存在的问题设置了以下几个问题：（1）当前程序尚未完成，缺少显示厨余垃圾列表的控件，请各位同学采用合适的控件，添加至窗体中，完善程序界面。此问题的设计在于让学生回顾程序设计的一般过程，即程序界面的设计，同时激发学生的思维，引导学生通过回顾知识，选择列表框控件来显示数据，也为学生实现下一步的程序做好铺垫，激发学生编写程序的欲望。（2）系统中是如何鉴别厨余垃圾的呢？学生根据提示，结合系统的测试给出了以下垃圾鉴别原理：输入的垃圾与库中的垃圾逐个进行比对，直到找到（找完）为止。在教师的引导下，学生又发现了三个新的问题：如何实现垃圾库中各种垃圾的截取？如何判断某一个垃圾名称已截取完毕？如何判断垃圾库中截取垃圾与输入的垃圾一致？

针对以上三个新的问题，学生以小组为单位展开了新的讨论，并得出了如下解决方法：截取垃圾库字符串中的垃圾，在截取字符中如出现“，”，则表示某一个垃圾已截取完毕。将输入的垃圾与截取到的垃圾进行比对，如果相等，则表示找到，如不相等则继续查找。

在小组合作、分析问题这一环节中，教师能否充分发挥主导作用，是学生能否发现问题、解决问题的关键。教师在这一环节中，既要给予学生适当的提示，又要通过提示让学生积极、主动分析问题、发现新的问题；通过小组合作，提升学生的团队协作能力，使学生相互帮助、相互进步；通过思维碰撞，提升学生发现问题、解决问题的能力。

三、建立模型，抽象问题

在有了问题的初步解决方案后，教师还需将问题具体化、形式化，建立模型。对此，教师需要引导学生了解建立模型的概念，将以上三个问题转换为VB 表达式。这是一个非常重要的环节，是将问题转化为应用的桥梁，是学生能否利用所学知识来解决实际问题的关键所在。

这一环节，教师安排了课堂实践活动，以分析问题时所提的解决方案为基础，需以小组为单位让学生将三个问题转换为VB 表达式，并选几个小组在有初步方案后在黑板上展示建立的模型。

学生建立的模型如：c=mid(fenlei,i,1)；if c<>“,” then temp=temp+c（变量temp 用来保存垃圾库中截取的垃圾）；temp=s（变量s 为程序输入的垃圾）。

在建立模型、抽象问题这一环节中，因为学生的知识基础不同，教师需要引导学生回顾相关的VB 知识点。利用小组合作的方式，学生之间相互验证模型的正确性；通过黑板演示，学生可以比较出不同组别之间的模型差异，并从中发现问题，最终确定正确的模型。

四、设计算法，解决问题

（一）设计算法

设计算法是利用计算机处理问题的先决条件。设计算法有助于学生对分散的模型进行整合，使之变成解决问题的方法，并采用流程图的方式描述算法，增强算法的可读性，避免出现二义性、不确定性，让算法成为解决问题的完整方案。

在本节课中，教师设置了如下问题：请结合流程图的相关知识，并根据建立的模型完善流程图。

在设计算法环节中，流程图设置的留空处即为学生建立的三个模型。因为课堂教学的时间有限，如果设计整个算法，有一定的难度，因此设置部分空格，可以使建立的模型与设计的算法相呼应，让学生的思维能有效衔接，进而高效完成算法的设计。

（二）编写程序，解决问题

分析问题、建立模型、设计算法最终是为了形成利用数字化工具自动解决问题的方案。在学生经历了发现问题、分析问题、建立模型、设计算法四个过程后，对问题的解决有了较为完善的方案。学生验证解决问题方案的欲望已被充分激发，因此，教师在此环节设置了一个问题：根据设计的算法，完善程序，实现厨余垃圾的鉴别。

在此环节中，教师需巡视学生的编程情况，对编程过程中出现的共性问题进行统一的点评和说明，也可以进行个别指导，帮助学生回顾编程所需的VB 相关知识点。

结语

以上问题的解决，表示学生对课堂教学内容已有了充分的了解，并已经实现了简单的知识迁移与应用。因此，在“算法与程序设计”问题导向式教学方法中，教师应注意以学生为中心，通过创设情境、分析问题、建立模型、设计算法、程序设计、拓展提高这几个环节开展教学，通过小组合作、自主探究，让学生成为解决问题过程的主体、教师成为学生的引导者，使学生在掌握知识的同时，培养计算思维，最终实现知识的迁移与应用。用所学知识来解决生活实际问题，这也是计算思维的最好体现。