基于真實問題求解的單元課堂教學中的問題設計
——以《運用選擇結構描述問題求解過程》為例

邢寅玲 安徽省合肥市第四中學

● 案例題旨

本案例取材于粵教版高中信息技術《必修1 數(shù)據(jù)與計算》第四單元程序設計基礎第3節(jié)《運用選擇結構描述問題求解過程》，研究的主要問題有：①在單元教學中，真實問題的來源。②在單元課堂教學中，激發(fā)學生積極參與課堂探究的問題設計方式。③加深問題探究深度，助力實現(xiàn)高效學習的小組合作學習方式。

● 案例背景

程序設計基礎單元以“程序”為核心概念，以Python語言為主要工具，圍繞“設計購買紀念品的最佳方案”情境中的如何實現(xiàn)“運用程序解決問題”這一問題組織教學內容，實現(xiàn)掌握一種程序設計語言基礎知識，使用程序設計語言實現(xiàn)簡單算法；通過解決實際問題，體驗程序設計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調試與運行的方法等（以上為《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》內容要求），實現(xiàn)學科單元核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

在對課標內容要求以及教材核心知識體系理解的基礎上，將本單元的項目范例主題調整為“生活中的程序設計——設計銀行儲蓄利息計算器”（基于小區(qū)電梯里張貼某銀行的招儲宣傳海報進行問題提煉）。本案例是在學生運用順序結構解決“根據(jù)用戶提供的本金、利息、年限等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)利息的自動計算”的基礎上，提出新的需求——根據(jù)用戶提供的金額、年限，實現(xiàn)利息的自動計算，提高程序的自動化程度，同時也使單元項目——設計利息計算器中計算器功能得到不斷完善與優(yōu)化?！哆\用選擇結構描述問題求解過程》的課時目標、內容如下：1課時，通過根據(jù)用戶提供的金額、年限，實現(xiàn)利息自動計算的求解過程，學會運用Python程序設計語言中選擇結構實現(xiàn)簡單算法，體驗程序設計的基本流程，掌握Python程序調試與運行的方法。

● 案例實錄

片段一：導入環(huán)節(jié)問題設計

師：根據(jù)上節(jié)課的學習，我們根據(jù)用戶提供的金額、年限、利率數(shù)據(jù)，運用順序結構解決了用戶的利息計算問題，在這個過程中，不同金額的利率是由用戶從銀行出示的利率數(shù)據(jù)中人工選擇后計算機進行處理的，我們是否可以將人工選擇匹對的工作通過程序交由計算機來完成呢？

學生：（應該）可以。

師：請大家想一想，日常生活中哪些領域的選擇或匹對工作已經逐漸被機器取代？機器是如何執(zhí)行這些操作的？2分鐘后以小組為單位進行分享交流。（2分鐘后）哪組來主動分享一下討論成果？主動分享可以為小組額外增加2個積分。

生1：快遞分揀，根據(jù)快遞發(fā)送地點，進行自動、快速分揀；電梯超載報警，還有像DNA鑒定、指紋識別等都與選擇匹對相關。

師：活動冊中小組積分+5。還有其他小組有新的發(fā)現(xiàn)嗎？

生2：人臉識別門閘，識別通過，門閘才會打開。還有一卡通每天消費的額度限制，一旦超過50元，就需要輸入密碼才可以消費等。

師：給本小組積分+5積分。其實日常生活中還有很多這樣的場景，如新冠疫情期間的核酸檢測、體溫檢測等。請大家仔細想一想，這些情境是不是都有一個條件，機器根據(jù)是否符合條件進行不同的操作呢？

全體學生：是的。

片段二：微課資源學習問題設計

師：在Python程序設計中，我們如何實現(xiàn)條件的表達？請大家觀看微課《條件表達式》，小組討論思考：在Python程序設計中，哪些表達式可以實現(xiàn)條件表達？這些表達式的值有何特征？請用合適的條件表達式表示5萬元以下用戶儲蓄年限（xcnx）與圖片中給出階梯年限之間的關系，請將學習結果記錄在活動冊相應位置。哪個小組愿意分享一下這個問題的討論結果？

生3：邏輯表達式、關系表達式以及成員表達式都可以作為條件表達式，條件表達式的值只有True與Flase兩種結果。用戶儲蓄年限與階梯年限之間的關系表達有以下三種情況：1=＜xcnx＜=2，3=＜xcje＜5，5=＜xcnx。

師：你們對微課觀看很仔細，回答準確。小組積分+4。現(xiàn)在我們可以用條件表達式實現(xiàn)選擇條件的判斷，在Python程序設計中，如何根據(jù)條件的不同，自動選擇不同的操作？請大家觀看微課《選擇結構——if語句的使用方法》，小組討論思考：使用if語句時需要注意哪些方面？并嘗試用if語句實現(xiàn)5萬元以下，不同年限的利息計算，將相關的學習結果記錄在活動手冊相應位置。請第4小組來分享一下對這個問題的討論結果。

生4：if語句中需要注意后面要加“：”，同時，條件下的語句要嚴格遵守相同的縮進。但我們小組還沒有完善好程序編寫的內容。

師：小組積分+3。在剛剛的巡視觀察過程中老師發(fā)現(xiàn)，大家對Python中if語句的規(guī)范使用有難度，現(xiàn)在，我們一起來學習一下if語句的實現(xiàn)方法。我小窗口演示，大家跟我一起來實現(xiàn)。

片段三：實踐性分層問題設計

師：請大家根據(jù)我們剛剛的學習結果，從下圖三個題目中任選一題，小組進行程序實現(xiàn)，完成后將程序與運行結果一起截圖發(fā)到班級padlet展示墻上。截圖信息完整、程序運行正確的小組給予積分+3；程序運行正確，但截圖信息不完整的給予小組積分+2；截圖信息完整，但程序運行不成功的給予小組積分+1；截圖信息不完整，且程序不能運行的給予小組積分+0；未提交截圖的小組，積分-2。15分鐘后進行展示與交流。

①5～10萬元內儲戶不同年限的利息計算問題。

②10萬元以上（含10萬元）儲戶不同年限的利息計算問題。

③10萬元以下（不含10萬元）儲戶不同年限的利息計算問題。

④自選問題。

● 案例分析

首先，本案例從生活中選擇真實的例子——小區(qū)電梯內銀行招儲的廣告牌，設計一連串具有關聯(lián)性的問題，引導、組織學生學習《運用選擇結構描述問題求解過程》這一節(jié)的核心知識——Python中條件表達式以及if語句的正確使用，通過引導學生思考日常生活中常見的選擇與匹對場景，幫助學生快速理解選擇中關鍵要素條件的設置及作用，突破關于條件理解的難點。將學科知識的學習與日常生活場景聯(lián)系起來，在場景的分析中，形成能力的有效遷移和學科核心素養(yǎng)。

其次，在課堂教學實施過程中，圍繞核心問題的求解，教師主要負責學習資源的搭建以及學習活動的設計與引導，成為學習活動中的引領者。教師合理運用微課引導學生進行條件表達式與選擇結構的理論學習，并通過對微課進行問題提煉，幫助學生快速梳理知識要點，運用知識要點解答場景問題；同時，針對理解普遍有難度的知識，合理運用小窗口操作演示的方式幫助學生快速突破if語句的正確使用這個難點；在學生自主探究、小組合作的過程中，積極巡視指導學習情況，及時掌握學生課堂學習進程。在實踐環(huán)節(jié)，教師根據(jù)學生小組的差異性，設置了不同難度的實踐問題，并制訂小組展示交流評價標準與形式，運用在線平臺展示各小組學習成果，組織學生完成學習成果的自評與互評。學生在小組團隊的帶領下，在教師設置的問題串中，借助數(shù)字化工具與資源，進行情境問題分析、新知探究學習、情境問題求解與問題成果展示等學習活動，成為課堂學習活動中的主體。在此過程中，師生建立學習共同體，相輔相成，促進達成學習目標。

● 案例反思

1.真實問題的來源

①從課標、教材中提煉問題，以課標內容要求為基準，以教材為資源，找出單元學習的核心知識（概念）體系，梳理知識體系的邏輯關系，形成關聯(lián)的知識整體。②從真實情境中提煉與單元核心知識相關的問題。③從學習支架中提煉關鍵知識問題。④從探究活動中提煉問題。⑤從學生的認知基礎、興趣等方面提煉問題。

2.真實問題的設計

①將理論記憶類問題轉化為實踐（或概念）性的問題，讓學生在實踐或者（概念分析）過程中，理解和掌握核心知識。②將引導性問題轉向理解性問題，將問題本質與學生的經驗建立起聯(lián)系，提出學生探索過的一些理解性問題。③將總結性問題轉向評價性問題，鼓勵學生自我評價與相互評價。④將評價性問題層次化、多樣化。

3.問題求解過程中的小組合作

①劃分小組，教師結合班級學生的學習能力情況，編制計算機程序實現(xiàn)初步異質分組，每組4～6人，隨后根據(jù)性別比例，適當調整，確定小組成員，制訂組別、組訓等；在4～6人小組中，再次劃分2人一團隊，進行新知學習的“互查、互助、互促、互評”，確保個體新知識的學習落到實處。②明確小組成員職責，每組設置組長（負責保障整個單元項目學習的實施，關注組內成員的學習情況，及時向教師反饋小組學習進度等）、宣傳員（負責整理小組內的問題討論結果并進行班級交流共享）、記錄員（負責記錄小組學習過程中，組員參與討論的情況、積分情況）以及成員，組員之間實行職責輪流制。③制訂小組在課堂活動中的評分標準，將課堂行為量化，小組能夠結合問題，創(chuàng)造性地給出具有科學性、準確性、建設性的求解方法，記5分；小組能夠結合問題，運用所學知識、經驗給出正確的求解方法，記3分；小組成員結合問題，給出觀點，記1分；拒絕班級分享小組，記-3分。這樣的積分激勵有利于小組成員之間討論與思考的真實發(fā)生，促進討論與思考的深入，形成解決問題的能力。學生在經歷過幾次真實的小組合作學習后，不斷轉變學習態(tài)度，從被動配合到主動參與，學習態(tài)度發(fā)生了明顯的變化。

在基于真實問題求解的大單元課堂教學設計中，教師需要研究課標內容要求，并將此與學生生活、學習場景、認知基礎、興趣等因素聯(lián)系起來，將知識情境化，進而在真實情境中挖掘、提煉存在的真實問題以及問題串。通過小組對問題以及問題串的探究，確定小組的新知學習清單，進而在清單基礎上組內進行同伴互助、互學、互查、互評，實現(xiàn)個體新知學習的達標，完成支撐問題求解的知識儲備，隨后小組合作進行問題求解實踐探究，在成果展示中完善知識體系的構建與解決問題能力的提升。