基于學科核心素養培養的高中信息技術課堂教學

黃麗華

當今世界提高學生的核心素養已成為教育界的共識，如何發展學生的學科核心素養，是教師迫切需要解決的問題。教育部頒布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》明確了高中信息技術學科核心素養是由信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任等組成。筆者結合自身的教學實踐，以《循環結構的綜合應用》一課為例，探究如何在高中信息技術課堂教學中培養學生的學科核心素養。

● 復習舊知，引入課題

教師展示這段時間所完成的比較有代表性的探究任務。

（1）100～999間符合條件的水仙花數。

（2）實現了百錢買百雞的經典數學問題。

（3）逐行逐列地繪制了規則的圖案。

（4）優美的數學函數圖像的動態繪制。

復習循環的基本語法結構及for循環與do loop循環在實現上的異同，體驗程序設計的基本過程和基本方法及相關的拓展應用。

信息技術學科核心素養的培養對知識點的要求不再是一味要求學生掌握某一種固定的操作方式、某一些簡單的語法格式，而是強調利用信息技術解決一系列問題。這就要求教師在教學中不但要讓學生系統掌握所學知識，還要讓學生把知識靈活地運用到一類問題當中，會遷移，會舉一反三。

● 著眼實踐，靈活運用

教師展示“誰是冠軍”的問題描述。

探究任務一：“誰是冠軍”。

在2018年底我校第四屆教職工冬季趣味運動會的女子甲組“滾鐵環”項目中只有五位女教師報名參加，為了增加趣味性，當時在賽前就有人讓他們預測比賽結果。

A選手說：“B第二，我第三。”

B選手說：“我第二，E第四。”

C選手說：“我第一，D第二。”

D選手說：“C最后，我第三。”

E選手說：“我第四，A第一。”

比賽結束后，每位選手都說對了一半，無并列名次，請編程確定比賽的名次。

（1）正確描述問題，引導學生思考，合理組織數據，強化信息意識。首先要強化學生信息意識，提高信息敏感度，引導學生能夠根據解決問題的需要，自覺尋求合適的方式對已有的復雜的信息進行處理，能夠準確地描述問題，獲取有價值的信息，并將選手名次問題邏輯地分解為若干求解步驟。每一位選手都是1至5的名次中的某一個名次，因此每個選手的名次需要枚舉1至5，共五位選手，所以需要五重for循環來實現枚舉。

（2）抽象數據類型，表達復雜邏輯關系，尋找自動化方案，啟迪計算思維。著名心理學家魯賓斯指出：“任何思維，不論它是多么抽象的和多么理論的，都是從觀察分析經驗材料開始。”信息無所不在，關鍵是需要學會觀察和判斷。描述材料中五位選手比賽，每位選手說了兩句話，但只有一句是對的，因此“每位選手要么前句對要么后句對”。

例如，A選手說：“B第二，我第三。”

若前句是對的，后句就不對：（B= 2 And A <> 3）

或者前句不對，后句對：（B <> 2 And A=3）

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

同理，其他選手的邏輯表達可以相應構建，他們之間是邏輯與（and）的關系。

通過對“誰是冠軍”提取問題的基本特征，借助題目邏輯推理的分析，抽象數據，數字化，進而建立相應的模型，學生將所學知識遷移到真實生活情境中進行分析，有助于培養解決問題的能力，提高邏輯思維能力。

（3）引導學生挖掘程序設計中隱含的約束條件，提升計算思維。

A、B、C、D、E五位選手必是1至5的五個名次當中的一個，不重復，那么1至5的5個數字中與A、B、C、D、E五位選手必然存在某種一一對應的關系，所以有A*B*C*D*E=120這樣一個隱性條件或表達為A+B+C+D+E=15。

在學生求解問題遇到瓶頸時，教師要引導學生分解細節，把握數據間內部關系，抓住關鍵問題，挖掘出數據中的深層含義。類似選手名次這樣的邏輯推理題，題面復雜，我們要讓學生學會從復雜的題面中抽取有價值的信息，細致地分析，挖掘信息中隱性的約束條件，形成可行的解決方案并用計算機語言表達出來，就可以實現問題的解決。這樣的解決問題的思路，讓學生逐漸地明確信息技術學科要推理嚴謹和計算精確，進一步提高學生的知識積累與知識遷移能力，讓學生不斷在實踐中強化，靈活地將課堂所學應用到生活中，逐步形成穩定的思維方式，并把這種意識、思維和習慣遷移到其他課程的學習中乃至生活的方方面面，將使其終身受益。

● 發散思維，創新優化

教師展示“n階乘末尾0的個數”的問題描述。

探究任務二：n階乘末尾0的個數。

（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0。

算法1，學生完成后發現當n=13時溢出了，超出了long的最大取值范圍。當前算法有其局限性，這時就應該及時鼓勵學生思考更好的算法，以解決更大數值范圍n階乘末尾0的問題，引導學生自主探究本題的更優算法。

（2）算法2分析。

引導學生思考0產生的原因，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的因子個數即可。1～n之間每個數包含了多少個5的因子，則n階乘末尾就有幾個0。而能被因子5整除的數必然是5的倍數，所以問題又可優化為只需要枚舉小于等于n范圍內的i （5，10，15，20，…）的每一個數中，當前的每一個i能被多少個5整除即可。該算法的時間復雜度為O（nlog5 n）。