高中“算法与程序设计”课程的探索与实践

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1、高中“算法与程序设计”课程的探索与实践　　2016年9月，美国发布了K-12计算机科学框架，阐述了学生从幼儿园到12年级计算机课程学习主要包括五个核心模块――计算系统、网络和互联网、数据和分析、算法和编程、计算的影响，并要求在课程中开展培养学生计算思维（ComputationalThinking）的实践活动。我国新一轮高中信息技术课程标准也把计算思维作为学科核心素养的一部分，强调在信息技术教学中注重对学生计算思维的培养。利用计算机解决问题的一般步骤是遇到问题、分析问题、进行算法设计、编写程序解决问题，由此可见“算法与程序设计

2、”课程是培养学生计算思维的有效平台。　　在“算法与程序设计”教学中如何培养学生的计算思维　　1.设置问题，引导学生发现和解决问题　　作为教师，不仅要传授给学生知识，更重要的是应该为学生提供足够的发展空间，指导学生发现问题，激发他们解决问题的兴趣，进而引导他们运用学会的知识去解决问题。　　例如，笔者在讲《程序的顺序结构》一课时，给学生设置了如下问题。　　两个没有刻度的杯子A、B，容积分别为7升和5升，是否能量出1升？如果能，怎样量出1升？　　学生亲手操作，找出解决方案，再通过分析给出算法。大多数学生可能通过尝试的方法来解决，但

3、不是最少的步骤，那么怎样用最少的步骤量出1升？运用计算思维和逆向思维的思维方式，能帮助学生找到答案。8　　如果7升的杯子最后成功地量出了1升，逆序的过程应该如下：　　分析一：两个杯子，容积为7升和5升，如何量出1升？（如果A为6，B为空，A杯倒满B杯，A杯剩余即为1）　　分析二：两个杯子，容积为7升和5升，如何量出6升？（如果B为4，A满杯倒满B杯，A杯剩余即为6）　　分析三：两个杯子，容积为7升和5升，如何量出4升？（如果B为2，A满杯倒满B杯，A杯剩余即为4）　　分析四：两个杯子，容积为7升和5升，如何量出2升？（B为空

4、，A满杯倒满B杯，A杯剩余即为2）　　基于以上分析，逆序过来就给出了正确的解决算法：　　A=7，B=5　　第一步：A满杯倒B杯A剩2，将A杯剩的2赋给B，B是2；　　第二步：A满杯给B杯倒满，A杯剩4，将A杯剩的4赋给B，B是4；　　第三步：A满杯给B杯倒满，因为目前B是4，所以A杯剩6；　　第四步：B清空，将A杯（目前是6）倒满B杯，A杯剩下的就是1。　　是否还有其他方法？7升的杯子能最后量出1升，那5升的杯子是否也能最后量出1升？7升的杯子最少需要倒出几次，5升的杯子最少需要倒入几次才能量出1升？引导学生尝试、探究，提出

5、新问题，在这样的任务中是否蕴含着某些数学原理？这个任务恰好吻合了求解二元一次方程7x+5y=1是否有最小整数解。古希腊著名的数学家、教育家欧几里德在2000多年前就给出了答案，这就是著名的扩展欧几里德算法。在探究中，教师引导学生感受数学的神奇，体会古代数学家发现数学定理的过程。8　　2.将教学内容与生活密切联系　　教师在教学中可通过创设与生活密切联系的问题情境，帮助学生在解决问题的过程中感受信息技术对人们日常生活的影响，学习数据与计算的知识，提高利用信息技术解决问题的能力，发展计算思维。　　例如，在讲贪心算法时，笔者引入了人

6、民币与某种外币兑换获利的例子。　　在一周七天中，每天都可以用外币兑换人民币，也可以用人民币兑换外币，从100元人民币开始，给出七天的汇率，最后获得最大的利益。这七天的汇率为：500、600、800、700、800、600、500（100元人民币兑换外币的值）。　　分析一：人民币某一阶段买入外币的时机，总是在这一阶段人民币升值到最大时买入。　　分析二：外币某一阶段买入人民币的时机，总是在这一阶段人民币贬值到最大时买入。8　　贪心算法总是做出在当前看来是最好的选择，也就是说，它所做的是某种意义上的局部最优选择，由此给出算法。第一

7、阶段：前3天中，人民币一直升值，第3天升值到这一阶段的最高，此时100元人民币买入800元外币；第二阶段：第3、4天，人民币贬值，第4天贬值到这一阶段的最低，此时800元外币买入114.28元人民币；第三阶段：第4、5天，人民币升值，第5天升值到这一阶段的最高，114.28元人民币买入914.24元外币；第四阶段：第5、6、7天，人民币贬值，第7天贬值到这一阶段的最低，914.24元外币买入人民币182.85元，从而得到最大获利82.85元。　　这一任务中，笔者把经济学的问题引入实例中，引导学生关注算法与程序设计在生活中的应

8、用，用计算思维的方法解决经济学中的问题，实现学科的融合。　　3.以兴趣为起点，以趣味活动为主线的教学方法和策略　　兴趣对学习有着神奇的内驱作用，能变无效为有效，化低效为高效。在此，兴趣包含两个方面：一是教师所设计的教学活动要让学生感兴趣，二是发挥学生对信息技术的兴趣。所以，设计活动必须结合