高中VB程序設(shè)計(jì)中“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐

孫旭萍

摘 要：高中階段《算法與程序設(shè)計(jì)》模塊的教學(xué)采用VB程序設(shè)計(jì)語言，其中涉及順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)及對應(yīng)語句的教學(xué)，“循環(huán)結(jié)構(gòu)”程學(xué)設(shè)計(jì)是重要的環(huán)節(jié)，奠定了學(xué)生讀程序、編程序能力的基礎(chǔ)，筆者從教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置、教學(xué)方法和教學(xué)策略的選擇、教學(xué)活動的實(shí)施、教學(xué)內(nèi)容和練習(xí)形式的整合、教學(xué)評價(jià)的實(shí)施等方面進(jìn)行研究、實(shí)踐，針對高中VB程序設(shè)計(jì)中“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)提出自己的一些見解。

關(guān)鍵詞：VB程序設(shè)計(jì)；“循環(huán)結(jié)構(gòu)”；教學(xué)設(shè)計(jì)

高中信息技術(shù)課程選修模塊之一的《算法與程序設(shè)計(jì)》的教學(xué)，旨在讓學(xué)生體驗(yàn)尋找算法并利用計(jì)算機(jī)編程解決實(shí)際問題的過程，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)簡單程序的技能，另一方面是為了提高學(xué)生的信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力。但是該模塊的內(nèi)容難度較大、較抽象，學(xué)生不宜理解，其中“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)是重點(diǎn)和難點(diǎn)，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的邏輯思維能力，很多學(xué)生都會在這個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)遇到障礙。

用怎樣的教學(xué)方法和教學(xué)策略來設(shè)計(jì)教學(xué)，很大程度上影響了教學(xué)效果。教學(xué)設(shè)計(jì)就是運(yùn)用系統(tǒng)方法將學(xué)習(xí)理論和教學(xué)理論的原理轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)策略、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評價(jià)等環(huán)節(jié)的具體設(shè)計(jì)并創(chuàng)設(shè)教學(xué)活動的系統(tǒng)過程。本文以高中VB程序設(shè)計(jì)中“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)為例，針對高中VB程序設(shè)計(jì)中“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)提出自己的一些見解。

一、對“循環(huán)結(jié)構(gòu)”程序設(shè)計(jì)的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與實(shí)踐的重要性

循環(huán)結(jié)構(gòu)是指在程序中需要反復(fù)執(zhí)行某個(gè)功能而設(shè)置的一種程序結(jié)構(gòu)。它可以降低重復(fù)輸入代碼的工作量，提高效率，這是最能體現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)解決問題優(yōu)點(diǎn)的程序結(jié)構(gòu)。因此，對于程學(xué)設(shè)計(jì)初學(xué)者來說，最基本要求就是要能充分理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本思想，并熟練掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的技巧。

完善和理解流程圖、強(qiáng)調(diào)語法格式、分析代碼執(zhí)行過程、案例分析、布置作業(yè)及講解，這是大多數(shù)教師對循環(huán)結(jié)構(gòu)教學(xué)所采用的常規(guī)教學(xué)流程。這種流程以VB程序設(shè)計(jì)語言的理論知識為主線，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)知識的傳授，忽略了學(xué)生知識建構(gòu)的過程，不利于學(xué)生對算法思想的理解、建構(gòu)和計(jì)算思維的培養(yǎng)。導(dǎo)致學(xué)生的“學(xué)”過于死板，不能實(shí)際運(yùn)用到解決實(shí)際問題上去，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓算法與程學(xué)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)流于形式，效果欠佳。

教學(xué)設(shè)計(jì)要從“為什么學(xué)”入手，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)一步確定教學(xué)內(nèi)容，分析教學(xué)中要解決的問題，選用相應(yīng)的教學(xué)策略，最后對教學(xué)的效果進(jìn)行全面的評價(jià)，以達(dá)到“教”與“學(xué)”最優(yōu)化的目標(biāo)。因此“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)也是非常重要的。

二、“循環(huán)結(jié)構(gòu)”程序設(shè)計(jì)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐

（一）教學(xué)目標(biāo)的確定

教學(xué)目標(biāo)是指在教學(xué)活動中希望學(xué)生通過學(xué)習(xí)達(dá)到的學(xué)習(xí)成果，即通過教學(xué)讓學(xué)生發(fā)生某種變化。因此要確定好學(xué)生的起點(diǎn)和預(yù)期位置，即做好學(xué)情分析。

本課程的教學(xué)對象是高中生，程序設(shè)計(jì)的初學(xué)者，具備最基本的算法思想，在循環(huán)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)前已經(jīng)具備順序和分支兩種結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的基本知識，能夠利用順序結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)解決一些簡單問題。循環(huán)結(jié)構(gòu)是順序和分支兩種結(jié)構(gòu)的深入，更是后續(xù)章節(jié)中典型算法學(xué)習(xí)的知識準(zhǔn)備，掌握好循環(huán)結(jié)構(gòu)的編程，可以利用單層循環(huán)和嵌套循環(huán)解決數(shù)組的使用，并對程序的閱讀起到至關(guān)重要的作用。

高中VB程序設(shè)計(jì)“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的教學(xué)目標(biāo)是：①充分理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的含義和執(zhí)行流程；②能用循環(huán)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題，并得到算法模型；③掌握和理解For-Next和Do While-Loop語句，并能應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)中去實(shí)現(xiàn)算法，體驗(yàn)成功的快樂。

（二）教學(xué)方法和教學(xué)策略的選擇

基于以上教學(xué)目標(biāo)，分析在目標(biāo)達(dá)成過程中的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，選擇合適的教學(xué)方法，確立行之有效的教學(xué)策略。程序設(shè)計(jì)語言是一種工具，學(xué)生在掌握各類語句語法結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，更重要的是引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷分析問題、尋找解決問題的算法、編寫程序、調(diào)試程序等用計(jì)算機(jī)解決問題的過程。

筆者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，采用“問題——任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)方法，通過層層設(shè)置問題、逐步引申，引導(dǎo)學(xué)生在主動思考的過程中提升計(jì)算思維的能力，達(dá)到較好的教學(xué)效果?！皢栴}——任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)方法是根據(jù)教材內(nèi)容、學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和生活實(shí)際，以問題為核心、任務(wù)達(dá)成為目標(biāo)的教學(xué)方法。主要流程是：提出典型問題（激發(fā)學(xué)生的求知欲）——分析問題解決的設(shè)計(jì)思路和方法（引導(dǎo)主動思考，設(shè)計(jì)算法）——提出拓展設(shè)計(jì)任務(wù)（引導(dǎo)學(xué)生討論、分析和完成設(shè)計(jì)任務(wù)）——?dú)w納總結(jié)。

在整個(gè)流程的實(shí)施過程中“問題”和“任務(wù)”的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，需和教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，在任務(wù)的驅(qū)動下逐步完成教學(xué)活動，從簡單到復(fù)雜，循序漸進(jìn)地完成一系列任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)和思考、探究學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

（三）教學(xué)活動的實(shí)施

1.循環(huán)結(jié)構(gòu)的提出

問題引入是整個(gè)教學(xué)活動中相對比較重要和關(guān)鍵的部分，良好的開端有利于后續(xù)教學(xué)活動的開展，因此引入循環(huán)問題的案例要簡潔，能夠體現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)算法邏輯思想即可。很多教師往往會選擇經(jīng)典案例“計(jì)算s=1+2+3+4+……+100的和”，但是該案例中需要介紹的知識要點(diǎn)較多，比如循環(huán)語句的語法格式、循環(huán)結(jié)束條件的控制、循環(huán)的執(zhí)行過程、循環(huán)變量的變化、累加器的作用等，這樣過于復(fù)雜的例子不利于學(xué)生初次學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)，也不利于學(xué)生算法模型的建構(gòu)。

因此在引入問題的選擇上，筆者更側(cè)重于選擇能夠體現(xiàn)循環(huán)的意義且只需利用學(xué)生最基本的邏輯思維能力去思考找到解決問題算法的案例即可。筆者以打印“生日快樂！”為例，提出以下問題：①在第一行中打印“生日快樂！”，怎么實(shí)現(xiàn)？②打印5行“生日快樂！”，怎么實(shí)現(xiàn)？③打印1000行“生日快樂！”，怎么實(shí)現(xiàn)？學(xué)生一般很容易回答前兩個(gè)問題，多數(shù)會采用順序結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)，針對問題③多數(shù)初學(xué)者可能給不了理想的答案。此時(shí)就是引出循環(huán)概念的最佳時(shí)機(jī)，通過該問題解決的分析，執(zhí)行第一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的案例程序，只要3條語句就能代替1000條語句完成任務(wù)，通過以上活動讓學(xué)生充分理解循環(huán)的含義：反復(fù)執(zhí)行語句，降低重復(fù)輸入代碼的工作量。

2.循環(huán)語句For-Next的學(xué)習(xí)

高中VB程序設(shè)計(jì)中循環(huán)語句以For-Next和Do While-Loop的學(xué)習(xí)為主，筆者認(rèn)為For-Next語句更易被學(xué)生接受，適合學(xué)生初次接觸循環(huán)結(jié)構(gòu)。以下是問題③的For-Next代碼（圖1）：

演示程序運(yùn)行結(jié)果，暫不對語法結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。而是提出以下問題：①Print語句重復(fù)執(zhí)行了幾次？②控制Print語句執(zhí)行次數(shù)的變量是什么？③循環(huán)何時(shí)結(jié)束？在這幾個(gè)問題的基礎(chǔ)上繼續(xù)提問：④循環(huán)語句主要的3行語句的執(zhí)行邏輯順序是怎樣的？通過這個(gè)問題的分析，筆者給出循環(huán)語句For-Next流程圖（圖2）。在展示流程圖后提問：⑤循環(huán)結(jié)束后循環(huán)變量t的值是多少？⑥流程圖中“t=t+1”在代碼中如何體現(xiàn)？從問題⑥引出保留字Step的作用即使用方法。通過以上幾個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生對循環(huán)語句For-Next的學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)的過程中確定循環(huán)的幾個(gè)要素：循環(huán)變量、循環(huán)變量初值和終值、循環(huán)體、步長，最終得出For-Next語句的語法格式。筆者認(rèn)為讓學(xué)生在認(rèn)識具體循環(huán)語句的過程中得出一般格式的認(rèn)知過程比一開始就給出的方式更適合沒有任何編程基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)。

在學(xué)習(xí)一般格式后，繼續(xù)提問：⑦步長Step能否為負(fù)數(shù)？⑧如果步長Step為負(fù)數(shù)，循環(huán)結(jié)束的條件又會有什么不同？最后讓學(xué)生自由改變循環(huán)變量初值、終值和步長，并闡述這些值的修改對程序的影響和程序運(yùn)行的結(jié)果。

3.拓展練習(xí)

在完成循環(huán)語句學(xué)習(xí)后，可用經(jīng)典案例“計(jì)算s=1+2+3+4+……+100的和”來檢驗(yàn)學(xué)生對循環(huán)語句的理解和應(yīng)用。在解決的過程中引入了累加器的知識，并延伸到累乘的計(jì)算。

在此基礎(chǔ)上，筆者再次提出累加算法的變式：“計(jì)算s=1+2+3+4+……+n≥100中n的最小值”。提問：能用循環(huán)語句For-Next完成計(jì)算嗎？如果能，循環(huán)變量、初值、終值分別是什么？很顯然，這個(gè)問題將學(xué)生拉入了更深層次的思考，從而引出循環(huán)語句Do While-Loop的學(xué)習(xí)。

4.循環(huán)語句Do While-Loop的學(xué)習(xí)

因?yàn)橛辛薋or-Next語句學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，筆者介紹Do While-Loop語句更容易被學(xué)生接受，學(xué)生可以自主的分析循環(huán)條件和循環(huán)體，嘗試真正去理解循環(huán)結(jié)構(gòu)執(zhí)行流程的含義，流程圖和代碼分別如下圖3、圖4。通過比較教學(xué)，學(xué)生討論、探究、歸納出：For-Next語句適用于確定循環(huán)次數(shù)的問題；Do While-Loop語句適用于確定循環(huán)條件的問題；有些問題兩者皆可用，有些問題只能選其中一種語句執(zhí)行。

筆者最后再提出問題：在圖4中若將語句“n=n+1”和“s=s+n”對換，會給程序帶來怎樣的影響？針對這個(gè)問題的解答，學(xué)生必須真正理解循環(huán)語句的執(zhí)行順序，并清楚每個(gè)變量在執(zhí)行過程中的變化，才能給出正確的答案，得出結(jié)論：這樣的改動會導(dǎo)致循環(huán)變量s在累加的過程中出現(xiàn)不滿足循環(huán)條件特征的時(shí)候，變量n依舊執(zhí)行了n=n+1，這樣使最后輸出的n的值大了1，所以要得到正確結(jié)果必須要修改Print語句為：Print“n=”，str（n-1）。學(xué)生體驗(yàn)到了語句的順序會影響程序的執(zhí)行效果。

以上貫徹整個(gè)教學(xué)活動的10個(gè)問題環(huán)環(huán)相扣，層層深入，引導(dǎo)學(xué)生理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的含義和執(zhí)行順序，并初步體驗(yàn)了For-Next語句和Do While-Loop的使用。

（四）教學(xué)內(nèi)容和練習(xí)形式的整合

為了能夠更深入的理解、使用“循環(huán)結(jié)構(gòu)”程序設(shè)計(jì)，在以上教學(xué)活動的基礎(chǔ)上，可對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步的整合，拓展知識點(diǎn)。在此階段，教師可通過案例講解和任務(wù)分析，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)其他功能方面的應(yīng)用，比如素?cái)?shù)的判斷、水仙花數(shù)的例舉等來探討如何提前結(jié)束循環(huán)、如何嵌套使用循環(huán)結(jié)構(gòu)。

在練習(xí)形式的選擇上也可多樣化。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，如果讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)算法，編寫全部代碼解決問題，可能大部分學(xué)生無法自主順利完成，這時(shí)我們往往會采用先模仿例題，但是又會出現(xiàn)生搬硬套，當(dāng)問題發(fā)生一些細(xì)小變化，又會出現(xiàn)無從下手，做不到舉一反三。筆者建議可先做一些程序閱讀題，加強(qiáng)學(xué)生分析程序執(zhí)行過程的能力，在這個(gè)過程中建議學(xué)生可以用列表的形式記錄每個(gè)變量在程序執(zhí)行過程中的變化；對于層次低的學(xué)生或者較復(fù)雜的程序，可以設(shè)計(jì)一些程序填空題，加深對算法程序的理解；對于一些層次較高的學(xué)生或者稍大型的程序，可引入模塊處理的思想，將程序分解為若干個(gè)模塊，再將各模塊再分解為更小的子模塊，層層分解，層層組織，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提升編程能力。

（五）教學(xué)評價(jià)的實(shí)施

根據(jù)“循環(huán)結(jié)構(gòu)”程序設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)，需對學(xué)生的掌握情況和能力的提升進(jìn)行評價(jià)，這也是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。評價(jià)可以是過程性評價(jià)、總結(jié)性評價(jià)，形式可多樣化，但衡量的標(biāo)準(zhǔn)不外乎以下幾個(gè)方面：①是否理解“循環(huán)結(jié)構(gòu)”的含義？②能否說出循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行流程？③能否正確理解各個(gè)變量的含義？④能否說出循環(huán)終止的條件？⑤能否讀懂程序，正確預(yù)測程序的運(yùn)行結(jié)果？⑥能否提出算法、設(shè)計(jì)程序、選用合適的語句解決實(shí)際問題？以上評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)層層遞進(jìn)，越往后對學(xué)生的要求更高，針對不同層次的學(xué)生，我們可以提出不同的要求，達(dá)到鼓勵、促進(jìn)的作用

三、總結(jié)

高中《算法與程序設(shè)計(jì)》模塊的“教”與“學(xué)”是學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的主陣地，“循環(huán)結(jié)構(gòu)”程序設(shè)計(jì)的教學(xué)又是其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，奠定了學(xué)生讀程序能力、編程序能力的基礎(chǔ)。以上教學(xué)設(shè)計(jì)是筆者在不斷的教學(xué)過程中針對零基礎(chǔ)初學(xué)者，在教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置、教學(xué)方法和教學(xué)策略的選擇、教學(xué)活動的實(shí)施、教學(xué)內(nèi)容和練習(xí)形式的整合、教學(xué)評價(jià)的實(shí)施等方面的一些研究和實(shí)踐，旨在提升學(xué)生分析問題、解決問題、相互合作的能力，采用“問題——任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)方法能夠更有效地將教學(xué)目標(biāo)落到實(shí)處。

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