高中信息技术课堂C2B教学模式在算法与程序设计教学中的实践与研究

摘要：信息技术学科是一门涉及软件门类非常广泛、实践性很强的课程，无论是office软件的应用还是多媒体的平面设计、动画设计、声音、视频编辑，或是Visual Basic的程序设计与算法等，这些软件在教学过程中都需要借助于电脑才能完成，但是由于考试的方式是要求在纸质卷面上完成的，并没有电脑可以使用，这就要求考生在考试时能做到面前没有电脑而心中有电脑，让平时在电脑CPU中运算的过程变成在自己“大脑”中运算。要想在考试的时候做到心中有电脑就必须要求教师平时的教学模式就是培养学生心中有电脑的模式，而这种模式，我们就称之为“C2B（Computer to Brains）教学模式”。

关键词：高中信息技術;C2B教学模式;新高考;算法与程序设计;研究实践

一、 问题提出

在新高考之前高中信息技术学业水平考试是采用上机考试形式。

新高考之后高中信息技术学业水平考试及高考选考是采用纸笔测试方式。

从近几年信息技术考试及教学所涉及的软件来看，不管其版本如何变化，这些软件都是需要在电脑上安装运行的，而新高考之后，考试的方式采用纸笔测试方式，这就要求考生在没有电脑的情况下能够推算出软件运行的结果或者运行的过程，这就需要学生具备较强的计算思维、解决问题的思维和意识、知识建构和创新能力，同时也对教师的教学模式提出了挑战，新高考需要教师创设一种新的教学模式，这种教学模式要能够用人脑模拟出电脑程序运行的过程和运算结果，以此培养学生的计算思维，提高学生的学业水平，提升学生的信息技术核心素养，我们把这种教学模式称之为“C2B（Computer to Brains）教学模式”。

二、 总体设计与实施

面对学业水平考试与“7选3”考试模式的改革，在机房人手一机的上机实践课已经迫切需要进行变革，我技术组在课题组长的带领下，进行了“C2B（Computer to Brains）”教学模式的研究与设计，主要方法是从《信息技术基础》《多媒体技术应用》《算法与程序设计》三本浙江教育出版社出版的教材中提取适合于“C2B（Computer to Brains）”教学的知识点，结合《浙江考试》和《浙江省普通高中学业水平考试暨高考选考科目考试标准-信息技术》的知识掌握程度与要求，分类、分层设计“C2B（Computer to Brains）”的教学模式与学习模式。

三、 基于《算法与程序设计》的设计与实践

《算法与程序设计》一书中主要的知识点有：枚举算法;解析算法;排序算法;查找算法;递归算法等。相关软件为：Visual Basic。

（一） 从“电脑（C）”到“人脑（B）”

1. 读程序求答案

在上机考试时，这类题目可以将程序代码贴到command的click（）事件中，就可以直接得到结果，有这样一个上机考试题如考题10所示。

考题10：有如下VB程序段：

Dim a（1 To 5） AsInteger，i As Integer，c As Integer

a（1）=2：a（2）=1：a（3）=3：a（4）=4：a（5）=5

c=0

For i=3 To 5

If a（i-2）+a（i-1）=a（i）Then c=c+1

Next i

Text1.Text =Str（c）

该程序段运行后，文本框Textl中显示的内容是

A. 1B. 2C. 3D. 4

在Visual Basic中运行后，得出结果为2，答案是：B。

但是，如果这个考题是纸笔考试的题目，并没有电脑和Visual Basic程序可以运行，那么，就需要运用心中的电脑，启动“C2B（Computer to Brains）”模式进行求解。

考题10解答：从程序中可以得知，i是循环变量，从3到5循环3次

当i=3的时候，如果a（3-2）+a（3-1）=a（3）那么c=c+1

代入：2+1=3那么c=0+1=1

当i=4的时候，如果a（4-2）+a（4-1）=a（4）那么c=c+1

代入：1+3=4那么c=1+1=2

当i=5的时候，如果a（5-2）+a（5-1）=a（5）那么c=c+1

代入：3+4=5不成立，那么c=c+1不执行

退出循环，Text1.Text=2答案是：B

2. 推原理求答案

在纸笔考试中，需要从原理出发，比如对分查找一个数剩下的区间长度是多少，有这样一个纸笔考试题如考题11所示。

考题11：已知单调函数f（x）在[0，1]区间存在一个x0，使f（x0）=0。现用对分查找法搜索x0的值，开始搜索区间为[0，1]，若经过10次对分查找后还需继续搜索，则第11次搜索区间的长度为（）

A . 12

B. 110

C. 1102

D. 1210

考题11解答：对分查找的原理是在n个有序的数据中查找key，若通过第1次比较尚未找到key，剩下需要继续查找的数据个数不会超过n2，通过2次比较尚未找到key，剩下的数据个数不超过n22，通过第k次比较，若还未找到key时，剩下需要继续查找的范围内的数据个数不超过n2k。因此，本题若经过10次对分查找后还需继续搜索，则第11次搜索区间的长度为1210。答案是：D。

（二） 从“现象”看“本质”

在纸笔考试过程中，要从原理出现，抓住典型算法的程序实现代码特点，但是又不能被现象所迷惑，要透过程序现象看到算法本质。

现有纸笔考试题如考题12所示，这是属于冒泡排序还是选择排序呢？

考题12：有如下程序段：

For i=1 To 2

For j=5 To i+1 Step-1

If a（j）>a（i）Then

t=a（j）：a（j）=a（i）：a（i）=t

End If

Next j

Next i

數组元素a（1）到a（5）的值依次为“33，24，45，16，77”，经过该程序段“加工”后，数组元素a（1）到a（5）的值依次为

A. 77，45，33，16，24

B. 77，33，45，16，24

C. 77，24，45，16，33

D. 77，45，33，24，16

考题12答题：从程序结构来看，这比较像是冒泡排序，“For i=1 To 2”那就是循环2次，进行了2次的排序，如果按冒泡排序2次来推理，答案是：D。但是，看程序“If a（j）>a（i）Then”那是a（j）和a（i）进行比较，当i=1的时候，j从5到2循环4次，每次都是和a（1）进行比较，如果a（j）>a（i）那么就交换，从右边开始，依次和第1个数进行比较，如果大于第1个数，那么就交换，而冒泡排序则是a（j）和a（j-1）相邻的两个数字进行两两比较。这样看来，这是属于选择排序的原理，如果按选择排序进行2次排序的话，那么正确答案是：A。

所以，我们在学习中除了要认清程序结构的特征，还必须要知道算法的原理，做到看程序代码的同时，心中有一组对应的数据在运行着。

四、 研究成效与结论

“C2B（Computer to Brains）”教学模式通过一年的研究设计与实践操作之后，取得了显著的成效，主要表现如下。

（一） 形成了系列“C2B（Computer to Brains）”教与学模式

通过一年的研究与实践，取得的成果是：形成了系列“C2B（Computer to Brains）”教学模式，在“C2B（Computer to Brains）”教学模式指导下的信息技术教学逐步形成了学生的“C2B（Computer to Brains）”学习模式。

（二） 提高了考试成绩

1. 考试成绩平均分最高

在7门学科中，考试的平均分最高，如表1所示：

2.考试成绩高分段最多

在7门学科中，考试的高分段最多，如表2所示：

（三）提升了学科核心素养

“C2B（Computer to Brains）”教学模式的特点：面前没有电脑，心中自有电脑，纸上是静态的程序，心中有动态的运行，透过程序现象，抓住算法本质，研究图文表象，推理媒体运行，眼前运笔方寸，心中自有乾坤。同时教师在教学中时常以自己独立创新的教学意识、行为、方法及能力，去潜移默化地影响、感染和带动学生创新思维能力的形成和发展。在学科教学中逐步地形成了学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等，逐步地提升了学科的核心素养。

参考文献：

[1]陶增乐.信息技术基础[M].杭州：浙江教育出版社，2012.

[2]陶增乐.多媒体技术应用[M].杭州：浙江教育出版社，2012.

作者简介：

任军，浙江省杭州市，杭州师范大学附属中学。