启发式教学设计：开启编程学习的钥匙

陈英

[摘要]《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》指出，高中信息技术课程要以学科核心素养为导向，着力培养学生的计算思维和数字化学习与创新素养。文章以高中编程教学中的循环结构应用教学为例，谈编程教学中的启发式教学设计策略。

[关键词]启发式;教学设计;编程

[中图分类号]G633.67 [文献标识码]A

[文章编号]1674-6058（2020）30-0020-02

启发式教学是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学生的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，引导学生主动、积极、自觉地掌握知识的一种有效教学方法。其宗旨是启发思维、提升能力，基本策略是联系生活、抛出问题，启发铺路、分析问题，思维可视、深究问题，八仙过海、解决问题，总结提炼、多元归一（见图1）。

下面以高中编程教学中的循环结构应用教学为例，谈启发式教学设计策略。

一、联系生活、抛出问题（启发式教学的起点环节）

信息技术的学科价值可精要地表述为“技术服务生活”。其内涵有二：1.教学内容源于生活;2.教学终点是解决问题。陶行知先生提出了“生活即教育”“教学做合一”“行是知之始”的理念。生活中的案例是教育、教学最鲜活的素材，最容易激发学生的学习兴趣，引发认知冲突。教学活动就是要提供“生活问题”——“科学认知”——“服务生活”的思维发展机会。

在学习循环结构应用时，教师选择的问题素材要有浓浓的“生活气息”：设计一个程序，输入候选人编号进行投票，最后统计候选人的得票数（如图2）。

以生活中的问题为学习素材，激发学生的探究意识，建构启发式教学的起点环节。

二、启发铺路、分析问题（启发式教学的助力环节）

编程学习，最重要的是编程思维，通俗地说就是要给出解决问题的算法。教师要注重提升学生的计算思维和信息素养，为学生“自主发现”铺路搭桥。“何时搭”，这是时机问题;“搭多少”，这是程度问题。

例如，接着上面的选举票数统计问题情境，下面简要呈现启发式教学片断：

师：同学们，解决这个问题的大体思路是什么？

生：一个一个比对。

师：怎么比？简要说一下过程。

生：先取出文本框1中的第1个字符与文本框2中的字符进行比对，一致，则统计加1，再取第2个字符，再同样处理，直到最后一个字符。

师：说得很好，那这个例子中，一共需要比对多少次？

生：9次。

师：那么，如果文本框1中的内容变成“1155665”，这时候需要比对多少次？

生：7次。

师：看来，比对次数是不固定的。你能說说比对次数是由什么决定的吗？

生：文本框1中字符串的长度。

师：非常好！那么，在VB中怎么求字符串的长度呢？请同学们看一下下发的VB常用函数文档，思考如何求文本框1中字符串的长度。

生：查到了！Len（textl.text）。

师：第一个问题解决了，再来看第二个问题：如何从文本框1中取一个字符？请同学们再查VB常用函数文档，思考如何取出文本框l中的第1个字符。

生：好像Mid（）可以！Mid（textl.text，1，1）。

师：是的，我们可以用Mid函数将文本框1中的字符逐个取出。假设当前要取的位置是i，那么，取第i个字符可以表示为——？

生：Mid（textl.text.i，1）.

师：太棒了！我们已经成功解决了两个核心问题，下面，我们尝试把我们的算法用VB语言表达出来。对于“重复劳动”，我们可以用什么语句？对于字符比对，我们可以用什么语句？

生：For+If。

通过一步步的剖析和追问，在“问与答”的过程中，解决问题的思路水到渠成地“水落石出”。

三、思维可视、深究问题（启发式教学的核心环节）

至此，算法已然清晰，但是如何利用计算机解决问题的方法，将问题形式化、抽象化？这是编程学习的难点所在。

可以利用自制教具模拟问题解决的完整过程。一则，教具可将思维可视化，可以帮助学生更好地理解和解决问题。二则，教具可对算法进行模拟验算，从而验证算法的正确性和有效性。三则，学生在和教师一起模拟验算的过程中，能获得新的体验和启发。

此环节，教师更多的是启发学生如何将思维可视化，如何用合适的方法模拟和验证解决问题的算法（如图3）。

通过教具模拟，使学生编程思维更加清晰，算法的正确性和有效性也得到了进一步的验证，学生对编程思维的理解更加深刻，在编程学习方法方面也得到了更多的体验和启迪。

四、八仙过海、解决问题（启发式教学的实践环节）

在厘清了算法后，学生会迫不及待地进入实践环节进行验证。此环节，教师的作用在于帮助学生在错误纠正中得到实践启发和思维提升。具体策略有二：一是点对点的答疑，二是一对多的典型错误精准解释。

1.语法错误——点对点答疑

For i=1 To Len（Text1.Text）

If Mid（Text1.Text，i，1）=Text2.Text

Then

k=k+1

Next

Text3.Text=k

【思维点拨】斜体字部分有语法错误，同学们可以参考一下If语句的语法规则。

2.思维错误——一对多精准解释

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

【思维点拨】

师：同学们思考一下，某同学的代码为什么不能得到正确结果？问题出在哪里？

生：好像k=0有点怪！

师：怪在哪里？

生：说不出来，就是感觉不太对！

师：我们一起来把程序走一遍，看看k=0有何怪异。

生：哇，发现了！每次比对前，k都变成了0，前面的比对结果丢失。

师：非常好！那怎么改呢？

生：把k=0移动到For的外面！

学生通过上述两种途径，在纠正错误（语法错误和思维错误）的过程中，编程思维得到了培养。

五、总结提炼、多元归一（启发式教学的提升环节）

学生掌握知识的目的是运用和迁移。迁移的好坏，主要在于学生能否在类似情境中，自觉、主动地运用相关知识和策略解决问题。在编程学习中，总结提炼、多元归一，能够更好地帮助学生提升编程思维，掌握编程思想方法。

在总结提升环节，可以借助思维导图工具，帮助学生提炼解决本类问题的编程思想方法（如图5）。

总之，编程学习的关键有二：一是“抽象”，二是“顿悟”。编程学习的本质特征决定了启发式教学在编程学习中的重要性。在教学实践中，教师可以采用上述启发式教学设计策略激发学生学习编程的内驱力，让学生通过自身的主动发现、探究和教师的启发、引导，掌握编程思维和编程思想方法，最终促进学生核心素养的落地生根。

[参考文献]

任友群.普通高中信息技术课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.

（责任编辑 周侯辰）