基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高中信息技術(shù)課堂教學(xué)

黃麗華

當(dāng)今世界提高學(xué)生的核心素養(yǎng)已成為教育界的共識(shí)，如何發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，是教師迫切需要解決的問(wèn)題。教育部頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確了高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)是由信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任等組成。筆者結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，以《循環(huán)結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用》一課為例，探究如何在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

● 復(fù)習(xí)舊知，引入課題

教師展示這段時(shí)間所完成的比較有代表性的探究任務(wù)。

（1）100～999間符合條件的水仙花數(shù)。

（2）實(shí)現(xiàn)了百錢(qián)買(mǎi)百雞的經(jīng)典數(shù)學(xué)問(wèn)題。

（3）逐行逐列地繪制了規(guī)則的圖案。

（4）優(yōu)美的數(shù)學(xué)函數(shù)圖像的動(dòng)態(tài)繪制。

復(fù)習(xí)循環(huán)的基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)及for循環(huán)與do loop循環(huán)在實(shí)現(xiàn)上的異同，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本過(guò)程和基本方法及相關(guān)的拓展應(yīng)用。

信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的要求不再是一味要求學(xué)生掌握某一種固定的操作方式、某一些簡(jiǎn)單的語(yǔ)法格式，而是強(qiáng)調(diào)利用信息技術(shù)解決一系列問(wèn)題。這就要求教師在教學(xué)中不但要讓學(xué)生系統(tǒng)掌握所學(xué)知識(shí)，還要讓學(xué)生把知識(shí)靈活地運(yùn)用到一類(lèi)問(wèn)題當(dāng)中，會(huì)遷移，會(huì)舉一反三。

● 著眼實(shí)踐，靈活運(yùn)用

教師展示“誰(shuí)是冠軍”的問(wèn)題描述。

探究任務(wù)一：“誰(shuí)是冠軍”。

在2018年底我校第四屆教職工冬季趣味運(yùn)動(dòng)會(huì)的女子甲組“滾鐵環(huán)”項(xiàng)目中只有五位女教師報(bào)名參加，為了增加趣味性，當(dāng)時(shí)在賽前就有人讓他們預(yù)測(cè)比賽結(jié)果。

A選手說(shuō)：“B第二，我第三。”

B選手說(shuō)：“我第二，E第四?！?/p>

C選手說(shuō)：“我第一，D第二?！?/p>

D選手說(shuō)：“C最后，我第三?！?/p>

E選手說(shuō)：“我第四，A第一?！?/p>

比賽結(jié)束后，每位選手都說(shuō)對(duì)了一半，無(wú)并列名次，請(qǐng)編程確定比賽的名次。

（1）正確描述問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，合理組織數(shù)據(jù)，強(qiáng)化信息意識(shí)。首先要強(qiáng)化學(xué)生信息意識(shí)，提高信息敏感度，引導(dǎo)學(xué)生能夠根據(jù)解決問(wèn)題的需要，自覺(jué)尋求合適的方式對(duì)已有的復(fù)雜的信息進(jìn)行處理，能夠準(zhǔn)確地描述問(wèn)題，獲取有價(jià)值的信息，并將選手名次問(wèn)題邏輯地分解為若干求解步驟。每一位選手都是1至5的名次中的某一個(gè)名次，因此每個(gè)選手的名次需要枚舉1至5，共五位選手，所以需要五重for循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)枚舉。

（2）抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，表達(dá)復(fù)雜邏輯關(guān)系，尋找自動(dòng)化方案，啟迪計(jì)算思維。著名心理學(xué)家魯賓斯指出：“任何思維，不論它是多么抽象的和多么理論的，都是從觀察分析經(jīng)驗(yàn)材料開(kāi)始?！毙畔o(wú)所不在，關(guān)鍵是需要學(xué)會(huì)觀察和判斷。描述材料中五位選手比賽，每位選手說(shuō)了兩句話(huà)，但只有一句是對(duì)的，因此“每位選手要么前句對(duì)要么后句對(duì)”。

例如，A選手說(shuō)：“B第二，我第三。”

若前句是對(duì)的，后句就不對(duì)：（B= 2 And A <> 3）

或者前句不對(duì)，后句對(duì)：（B <> 2 And A=3）

因此A選手的邏輯表達(dá)可以是：（B=2 And A <> 3） Or （B <> 2 And A=3）

同理，其他選手的邏輯表達(dá)可以相應(yīng)構(gòu)建，他們之間是邏輯與（and）的關(guān)系。

通過(guò)對(duì)“誰(shuí)是冠軍”提取問(wèn)題的基本特征，借助題目邏輯推理的分析，抽象數(shù)據(jù)，數(shù)字化，進(jìn)而建立相應(yīng)的模型，學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移到真實(shí)生活情境中進(jìn)行分析，有助于培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力，提高邏輯思維能力。

（3）引導(dǎo)學(xué)生挖掘程序設(shè)計(jì)中隱含的約束條件，提升計(jì)算思維。

A、B、C、D、E五位選手必是1至5的五個(gè)名次當(dāng)中的一個(gè)，不重復(fù)，那么1至5的5個(gè)數(shù)字中與A、B、C、D、E五位選手必然存在某種一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，所以有A*B*C*D*E=120這樣一個(gè)隱性條件或表達(dá)為A+B+C+D+E=15。

在學(xué)生求解問(wèn)題遇到瓶頸時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生分解細(xì)節(jié)，把握數(shù)據(jù)間內(nèi)部關(guān)系，抓住關(guān)鍵問(wèn)題，挖掘出數(shù)據(jù)中的深層含義。類(lèi)似選手名次這樣的邏輯推理題，題面復(fù)雜，我們要讓學(xué)生學(xué)會(huì)從復(fù)雜的題面中抽取有價(jià)值的信息，細(xì)致地分析，挖掘信息中隱性的約束條件，形成可行的解決方案并用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解決。這樣的解決問(wèn)題的思路，讓學(xué)生逐漸地明確信息技術(shù)學(xué)科要推理嚴(yán)謹(jǐn)和計(jì)算精確，進(jìn)一步提高學(xué)生的知識(shí)積累與知識(shí)遷移能力，讓學(xué)生不斷在實(shí)踐中強(qiáng)化，靈活地將課堂所學(xué)應(yīng)用到生活中，逐步形成穩(wěn)定的思維方式，并把這種意識(shí)、思維和習(xí)慣遷移到其他課程的學(xué)習(xí)中乃至生活的方方面面，將使其終身受益。

● 發(fā)散思維，創(chuàng)新優(yōu)化

教師展示“n階乘末尾0的個(gè)數(shù)”的問(wèn)題描述。

探究任務(wù)二：n階乘末尾0的個(gè)數(shù)。

（1）算法1分析。

a）.求1*2*3*…*n的值，即n階乘存放到s中。

b）.求s的末尾有幾個(gè)0。

算法1，學(xué)生完成后發(fā)現(xiàn)當(dāng)n=13時(shí)溢出了，超出了long的最大取值范圍。當(dāng)前算法有其局限性，這時(shí)就應(yīng)該及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生思考更好的算法，以解決更大數(shù)值范圍n階乘末尾0的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主探究本題的更優(yōu)算法。

（2）算法2分析。

引導(dǎo)學(xué)生思考0產(chǎn)生的原因，要使其末尾有0，必然是2*5=10，而1～n中2的因子已然足夠多，我們就只需要找5的因子個(gè)數(shù)即可。1～n之間每個(gè)數(shù)包含了多少個(gè)5的因子，則n階乘末尾就有幾個(gè)0。而能被因子5整除的數(shù)必然是5的倍數(shù)，所以問(wèn)題又可優(yōu)化為只需要枚舉小于等于n范圍內(nèi)的i （5，10，15，20，…）的每一個(gè)數(shù)中，當(dāng)前的每一個(gè)i能被多少個(gè)5整除即可。該算法的時(shí)間復(fù)雜度為O（nlog5 n）。