啟發式教學設計：開啟編程學習的鑰匙

陳英

[摘要]《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》指出，高中信息技術課程要以學科核心素養為導向，著力培養學生的計算思維和數字化學習與創新素養。文章以高中編程教學中的循環結構應用教學為例，談編程教學中的啟發式教學設計策略。

[關鍵詞]啟發式;教學設計;編程

[中圖分類號]G633.67 [文獻標識碼]A

[文章編號]1674-6058（2020）30-0020-02

啟發式教學是指教師在教學過程中根據教學任務和學習的客觀規律，從學生的實際出發，采用多種方式，以啟發學生的思維為核心，引導學生主動、積極、自覺地掌握知識的一種有效教學方法。其宗旨是啟發思維、提升能力，基本策略是聯系生活、拋出問題，啟發鋪路、分析問題，思維可視、深究問題，八仙過海、解決問題，總結提煉、多元歸一（見圖1）。

下面以高中編程教學中的循環結構應用教學為例，談啟發式教學設計策略。

一、聯系生活、拋出問題（啟發式教學的起點環節）

信息技術的學科價值可精要地表述為“技術服務生活”。其內涵有二：1.教學內容源于生活;2.教學終點是解決問題。陶行知先生提出了“生活即教育”“教學做合一”“行是知之始”的理念。生活中的案例是教育、教學最鮮活的素材，最容易激發學生的學習興趣，引發認知沖突。教學活動就是要提供“生活問題”——“科學認知”——“服務生活”的思維發展機會。

在學習循環結構應用時，教師選擇的問題素材要有濃濃的“生活氣息”：設計一個程序，輸入候選人編號進行投票，最后統計候選人的得票數（如圖2）。

以生活中的問題為學習素材，激發學生的探究意識，建構啟發式教學的起點環節。

二、啟發鋪路、分析問題（啟發式教學的助力環節）

編程學習，最重要的是編程思維，通俗地說就是要給出解決問題的算法。教師要注重提升學生的計算思維和信息素養，為學生“自主發現”鋪路搭橋。“何時搭”，這是時機問題;“搭多少”，這是程度問題。

例如，接著上面的選舉票數統計問題情境，下面簡要呈現啟發式教學片斷：

師：同學們，解決這個問題的大體思路是什么？

生：一個一個比對。

師：怎么比？簡要說一下過程。

生：先取出文本框1中的第1個字符與文本框2中的字符進行比對，一致，則統計加1，再取第2個字符，再同樣處理，直到最后一個字符。

師：說得很好，那這個例子中，一共需要比對多少次？

生：9次。

師：那么，如果文本框1中的內容變成“1155665”，這時候需要比對多少次？

生：7次。

師：看來，比對次數是不固定的。你能說說比對次數是由什么決定的嗎？

生：文本框1中字符串的長度。

師：非常好！那么，在VB中怎么求字符串的長度呢？請同學們看一下下發的VB常用函數文檔，思考如何求文本框1中字符串的長度。

生：查到了！Len（textl.text）。

師：第一個問題解決了，再來看第二個問題：如何從文本框1中取一個字符？請同學們再查VB常用函數文檔，思考如何取出文本框l中的第1個字符。

生：好像Mid（）可以！Mid（textl.text，1，1）。

師：是的，我們可以用Mid函數將文本框1中的字符逐個取出。假設當前要取的位置是i，那么，取第i個字符可以表示為——？

生：Mid（textl.text.i，1）.

師：太棒了！我們已經成功解決了兩個核心問題，下面，我們嘗試把我們的算法用VB語言表達出來。對于“重復勞動”，我們可以用什么語句？對于字符比對，我們可以用什么語句？

生：For+If。

通過一步步的剖析和追問，在“問與答”的過程中，解決問題的思路水到渠成地“水落石出”。

三、思維可視、深究問題（啟發式教學的核心環節）

至此，算法已然清晰，但是如何利用計算機解決問題的方法，將問題形式化、抽象化？這是編程學習的難點所在。

可以利用自制教具模擬問題解決的完整過程。一則，教具可將思維可視化，可以幫助學生更好地理解和解決問題。二則，教具可對算法進行模擬驗算，從而驗證算法的正確性和有效性。三則，學生在和教師一起模擬驗算的過程中，能獲得新的體驗和啟發。

此環節，教師更多的是啟發學生如何將思維可視化，如何用合適的方法模擬和驗證解決問題的算法（如圖3）。

通過教具模擬，使學生編程思維更加清晰，算法的正確性和有效性也得到了進一步的驗證，學生對編程思維的理解更加深刻，在編程學習方法方面也得到了更多的體驗和啟迪。

四、八仙過海、解決問題（啟發式教學的實踐環節）

在厘清了算法后，學生會迫不及待地進入實踐環節進行驗證。此環節，教師的作用在于幫助學生在錯誤糾正中得到實踐啟發和思維提升。具體策略有二：一是點對點的答疑，二是一對多的典型錯誤精準解釋。

1.語法錯誤——點對點答疑

For i=1 To Len（Text1.Text）

If Mid（Text1.Text，i，1）=Text2.Text

Then

k=k+1

Next

Text3.Text=k

【思維點撥】斜體字部分有語法錯誤，同學們可以參考一下If語句的語法規則。

2.思維錯誤——一對多精準解釋

For i=l To Len（Text1.Text）

k=0

If Mid（TextI.Text，i，1）=Text2.Text Then k=k+1

Next

Text3.Text=k

【思維點撥】

師：同學們思考一下，某同學的代碼為什么不能得到正確結果？問題出在哪里？

生：好像k=0有點怪！

師：怪在哪里？

生：說不出來，就是感覺不太對！

師：我們一起來把程序走一遍，看看k=0有何怪異。

生：哇，發現了！每次比對前，k都變成了0，前面的比對結果丟失。

師：非常好！那怎么改呢？

生：把k=0移動到For的外面！

學生通過上述兩種途徑，在糾正錯誤（語法錯誤和思維錯誤）的過程中，編程思維得到了培養。

五、總結提煉、多元歸一（啟發式教學的提升環節）

學生掌握知識的目的是運用和遷移。遷移的好壞，主要在于學生能否在類似情境中，自覺、主動地運用相關知識和策略解決問題。在編程學習中，總結提煉、多元歸一，能夠更好地幫助學生提升編程思維，掌握編程思想方法。

在總結提升環節，可以借助思維導圖工具，幫助學生提煉解決本類問題的編程思想方法（如圖5）。

總之，編程學習的關鍵有二：一是“抽象”，二是“頓悟”。編程學習的本質特征決定了啟發式教學在編程學習中的重要性。在教學實踐中，教師可以采用上述啟發式教學設計策略激發學生學習編程的內驅力，讓學生通過自身的主動發現、探究和教師的啟發、引導，掌握編程思維和編程思想方法，最終促進學生核心素養的落地生根。

[參考文獻]

任友群.普通高中信息技術課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

（責任編輯 周侯辰）