《while循環應用實例》教學案例

胡偉 王衛東

● 教學內容分析

《while循環的應用實例》是浙江教育出版社出版的初中信息技術八年級下冊第二單元《Python程序基本結構》中的第11課。本單元選取了與學生生活、學習相關的例子，如“登錄”實例、簡易計算器、海倫公式、棋盤上的麥粒數、猜數游戲等，引導學生初步學習三種基本結構程序的編寫，體驗編程的具體過程，培養用計算機解決問題的能力，發展計算思維。本課是while循環結構的拓展應用，結合現實中的實例，設計了“猜數游戲”的項目，從中引入while循環語句的執行流程，結合多分支結構、循環控制語句break和計數器變量，編寫較為復雜的while循環程序。學生在游戲中體驗while循環的樂趣，感知while循環的功能，編寫比較復雜的while循環程序。為了提高學生用計算機解決問題的能力，理解while循環的實際運用，筆者將任務進行了分解：因循環控制語句break和計數器變量在游戲中初體驗時，并不是必需的，所以將這兩個知識點移到了拓展提升環節，引導學生感知循環控制語句及計數器變量對程序完整性和趣味性的提升。

● 學習對象分析

本課的學習對象是八年級的學生，在知識儲備上，他們之前學過Python的基本語句和三種程序結構，這是本課學習的基礎。在學習能力上，通過問卷調查可知，絕大多數學生在前面的學習中，已基本了解計算機解決問題的四個步驟，能用Python基本語句編寫簡單的程序，但對較復雜的算法流程圖與代碼之間的關聯理解起來存在一定難度，需要搭建腳手架。因此，將采用小組討論、同伴互助、教師個別指導等方式開展學習，同時關注學生思維的發展，設計基礎任務、拓展任務，滿足不同學生的需求，讓每一位學生都獲得成功感。在學習特點上，學生能熟練使用平板電腦，在本節課設計中采用平板電腦開展學習，新鮮感會帶給學生極大的興趣，同時使用移動終端實時展現學習過程與結果，讓思維可見，也讓生生、師生之間的互動交流更加方便。

● 教學目標

①通過對“猜數游戲”的問題分析，能夠用自然語言描述解決問題的方法，感知while循環在實例中的應用。

②通過對“猜數游戲”的算法設計和用流程圖表示，初步理解while循環的執行過程，提高邏輯思維。

③通過對“猜數游戲”的程序編寫，經歷根據流程圖來編寫代碼的過程，能夠根據需要，綜合運用算法的三種結構。

④通過對“猜數游戲”程序的調試運行，反思程序的不足并修改完善，學會循環控制語句break和計算器變量的用法，理解它們對程序的影響。

● 重難點與對策

重點：復雜while循環的執行流程;循環控制語句break和計數器變量在程序中的應用。（對策：通過游戲體驗、交流討論、書寫算法流程圖、聯系實際、完善程序來達成）

難點：根據算法流程圖完成程序代碼的編寫。（對策：通過算法流程圖過渡、結合基本語法結構等腳手架完善程序來達成）

● 課前準備

學習環境：智通云交互系統環境搭建。

教學軟件：云課堂APP。

● 設計思路

為了讓學生深入體驗while循環實例就在身邊而且應用在生活中，本課從一個“猜數游戲”入手，讓學生感受while循環的執行過程，感知while循環控制語句break及計數器變量對程序完整性和趣味性的提升。本課分三部分展開：一是體驗游戲，利用所學知識分析猜數游戲背后的程序組成部分，感知while循環的執行流程;二是引導學生設計算法，編寫程序并調試運行;三是引導學生聯系實際，找出程序的不足，對程序進行改進，并對其功能進行拓展延伸，體驗while循環帶來的成就感，從而激發更多創意。

新課程倡導學生主動參與、樂于探究，關注學生的學習興趣和經驗，同時考慮到學生的心智發展水平和情感需求，本課教學“以學為主，以導為方”，以猜數游戲這一較為復雜的while循環實例的探究為主線，環環相扣，前后銜接，通過任務驅動、問題情境引導學生自主探究學習，利用Pad智通云等智慧教學環境，為學生提供便捷的合作、分享與展示的平臺，并利用云課堂呈現任務單及導學案等作為學習助手。

● 教學過程

1.回顧舊知，游戲體驗

（1）回顧舊知，提出問題

上節課學習了while循環結構程序設計，通過前測，復習while循環的基本語法格式。前測任務如圖1所示。

設計意圖：銜接舊知，運用移動互聯網技術，通過平板進行前測，復習while循環的基本語法，復習上一節課的知識，讓學生快速進入學習狀態。使用移動平板設備進行前測，掌握學生的具體的學情，調動學生情緒，快速進入學習狀態。

（2）游戲體驗，進入課堂

通過“猜數游戲”引出本節課內容。在給定某數后，讓用戶進行猜測并輸入數，計算機給出相應提示，如偏大、偏小或正確。若所猜測的數正確，則提示“恭喜你猜對了”。

設計意圖：激發學生對本節課內容的學習，克服他們學習復雜while循環程序的畏難情緒，設置了“心有靈犀猜數游戲”體驗游戲，順利地引出課題。只有親身經歷游戲的過程，才能有真實的感受，通過游戲激發學生的學習興趣，引導學生進入課堂。

2.觀察討論，探究新知

（1）問題分析

①引導學生思考并互動討論。如圖2所示，游戲中，首先給定一個要猜測數——猜測的具體數（變量num），然后讀入用戶的輸入數（變量guess）。讓計算機反復對輸入數與給定數進行比較，并提示如下相關信息：如果猜測數大于輸入的數（guess>num），則顯示“偏大”;如果猜測數小于輸入的數（guess

設計意圖：利用平板完成關于程序背后的思考的調查，現場獲取數據，引導學生回憶程序運行的過程，緊接著教師展示結果，通過平板上獲得的數據，有效了解學生的學習情況。

（2）算法設計

①算法描述。根據上述分析，需要將輸入數與給定數進行反復比較，因此需用while循環語句來實現。該算法用自然語言描述如下：

初始：給定數num=66

輸入：輸入數guess

循環處理：比較guess與num大小。如果猜測數大于輸入的數，則輸出“偏大”，并返回繼續猜測;如果猜測數小于輸入的數，則輸出“偏小”，并返回繼續猜測;否則，如果猜測數等于輸入的數，則輸出“恭喜你猜對了”，并返回繼續猜測。

②算法的流程圖表示。如圖3所示，引導學生在各自的平板上完成算法流程圖并提交，交流反饋，解決問題。

設計意圖：利用平板開展程序算法的流程圖的探討與學習。這個環節，學生用平板進行學習，增強了使用數字化工具進行自主學習的實踐體驗，讓學習更有效。借助使用移動平板設備，讓學生自行繪制出流程圖，對于學生來說更加方便繪制，對于課堂來說更加便于展示。

（3）編寫代碼，調試運行

如圖4所示，引導學生根據前面的算法分析，編寫程序代碼，完成任務三和任務四。

任務五：根據提示語句，嘗試編寫程序代碼，調試運行（如圖5）。

設計意圖：為學生提供了部分基礎語法結構作為腳手架，將部分基礎的語法結構設計好，剔除關鍵代碼、易錯代碼，引導學生完善程序，這是從上一環節算法流程圖到編寫程序環節的一個提升。

3.聯系實際，拓展完善

（1）完善程序

思考：上面書寫的程序在猜中數字以后，仍然可以繼續猜數，能否利用之前學習的控制語句，實現猜對后跳出循環體？

任務六：增加循環控制模塊實現猜對以后跳出循環體;增加計數器變量控制猜測次數（如圖6）。小組討論，請一組上前分享。

設計意圖：通過計數器變量的增加，提升程序的趣味性。

（2）總結梳理，建構知識序列

①while循環為條件控制循環，當while后的條件表達式為Ture時才進行循環。

②當出現while無限循環時，可以利用循環控制語句break結束循環。

③while循環跟分支結構組合可以實現更多的功能。

④while循環在實際生活中的應用非常廣泛，如儲蓄問題。

設計意圖：拓展while循環在生活中各個領域的應用，感受while循環的魅力，為進一步的學習做好鋪墊。同時，也是將學習到的知識向生活遷移，為編程服務生活打下基礎。

點? 評

本課在浙江省中小學教師信息技術應用創新大賽活動中獲得一等獎。在智能化時代，Python程序應用在我們生活中已經越來越普遍，因此，浙教版新版初中信息技術教材將八年級教材上冊都安排來學習Python程序設計。本節課選自第二單元《Python程序基本結構》中的第11課《while循環的應用案例》，這是一節綜合實例課。如何鏈接學生的學習基礎？如何激發學生的學習興趣？如何擴大關注，幫助更多的學生進一步理解while循環語句格式和執行流程、循環控制語句break的重要作用？如何提升程序趣味性？這些問題成為困擾廣大一線信息技術教師的主要問題。胡偉老師執教的這一課提供了一個很好的案例。縱觀本課，主要有以下幾個特點：

（1）聚焦生活實例，發展計算思維。這節課從生活實例出發，關注知識的銜接，將while循環實例蘊含在具體的情境中，引導學生從一個一個“猜數游戲”入手，感受while循環的執行過程，感知while循環控制語句break及計數器變量對程序完整性和趣味性的提升。學生通過體驗游戲，利用所學知識分析猜數游戲背后的程序組成部分，感知while循環的執行流程;繼而開始設計算法，編寫程序并調試運行;最后聯系實際，找出程序的不足，對程序進行改進，并對其功能進行拓展延伸，體驗while循環帶來的成就感，從而激發更多創意。

（2）基于學習視角，落實以生為本。縱觀本課，可以明顯感受到學生的主體性得到了充分的發揮。關注差異，設計分層任務，根據任務的難易程度，適時地開展小組討論、自主探究、合作分享等學習活動。例如，課堂導入簡潔實用，直接從上節課學生學習的知識入手，在激活舊知的同時提出新問題;對學生難以理解的算法設計以及程序代碼的書寫，則采用組織小組討論并在平板上標注、組間分享等方法，帶領學生歸納，學生在合作中體驗到成功。在學習內容的探究上，胡老師落實了“以生為本，以導為方”的教學理念，安排了參考書本、自主探究和交流分享環節，在充分調動學生的認知之后，教師再及時介入，或統一講解，或個性化指導。整堂課很好地體現了“以學為主，以導為方”的教學理念。

（3）為理解而設計，有效化解難點。通過前期的教學實踐發現學生對算法流程圖的書寫較易呈現，但從算法流程圖到程序代碼的編寫過程，卻不是一下子就能理解的，這也是本課的教學難點。在教學中可以看到，胡老師通過任務驅動、問題情境引導學生自主探究學習，利用Pad智通云等智慧教學環境，為學生提供便捷的合作、分享與展示的平臺，并利用云課堂呈現任務單及導學案等作為學習助手，有針對性地設計了基礎任務、進階任務，引導學生先初步感知再實踐體驗，然后遷移運用，最后進一步拓展，學生經歷了“問題分析、形成算法、編程實現、修改完善”的過程，經過充分的思考與操作，在循序漸進中掌握了技能，逐步理解“過程”的作用與優點，從而有效地化解了本課的難點。

（4）技術助力教學，精準促進提升。隨著移動互聯網的發展和移動終端的快速普及，智慧教育走進了中小學校園。教師可利用信息技術助力課堂，提高教學效率，獲取精準數據。本課充分利用學校現有的智慧教育資源，以移動終端作為學習工具開展編程教學，使得師生、生生的互動交流更加便捷。教學中，胡老師利用智通云系統實時展現大家思考與討論的結果，讓思維可見，擴大了關注，讓學生的觀點共享;教師還利用云課堂實時采集學生完成進階任務的精準數據，并根據數據做出分層教學的決策，即一部分學生繼續完成基礎任務，有余力的學生完成挑戰任務，對個別有疑難的學生集中指導，促進學生有效學習，讓每一位學生都獲得各自的成功感。

信息技術課程的發展提出了“四個轉向”，要求教師從以往的關注知識技能的學習轉向關注問題解決能力的發展，從關注“應用行為”轉向關注“學科思維”，胡偉老師執教的《while循環的應用實例》這節課比較好地體現了這一思想。