曹恒來(lái)

2013年9月26日至29日，第四屆全國(guó)普通高中信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課展評(píng)活動(dòng)如期舉行。在本次活動(dòng)中，部分教師開(kāi)始積極嘗試微視頻、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)等技術(shù)工具，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生學(xué)習(xí)的水平和質(zhì)量也有了明顯的提升。

● 制作微視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

算法是信息技術(shù)學(xué)科的核心概念，有關(guān)算法的定義不少，其中最為著名的是計(jì)算機(jī)科學(xué)家克努特（D.E.Knuth）的描述：“一個(gè)算法只不過(guò)是一組有窮的規(guī)則，這些規(guī)則給出求解特定類型問(wèn)題的運(yùn)算序列?！彪m然是一個(gè)非形式化的定義，仍然具有高度的抽象性和概括性。一般程序設(shè)計(jì)教材中則是采用了一個(gè)不太精確的描述：算法就是解決問(wèn)題的方法和步驟。盡管如此，但因?yàn)閷W(xué)生在已有的學(xué)習(xí)經(jīng)歷中，并沒(méi)有接觸過(guò)算法的概念，因而對(duì)算法的學(xué)習(xí)存在一定畏難心理，認(rèn)為算法是“非常專業(yè)的、枯燥無(wú)趣的、艱難的”。其實(shí)，學(xué)生在過(guò)去的生活與學(xué)習(xí)中已經(jīng)大量接觸過(guò)算法，只不過(guò)未經(jīng)提煉而已。教學(xué)實(shí)踐中，許多教師也能從生活中的具體問(wèn)題出發(fā)，尋找生活中的算法，一方面幫助學(xué)生體會(huì)算法的概念，另一方面也能消除學(xué)生的畏難心理。但往往只停留于文本的解讀和圖像的呈現(xiàn)，情境性和真實(shí)性不夠，難以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性。

上?？亟袑W(xué)的周永麒老師在《算法初探》這節(jié)課中，通過(guò)微視頻和學(xué)生一起尋找生活中的算法，使學(xué)生體會(huì)到算法并不陌生，從而激起他們學(xué)習(xí)算法的熱情。微視頻中共有兩個(gè)案例：“嫌疑人口供的分析”和“還款方案”。兩個(gè)視頻均由控江中學(xué)的學(xué)生扮演情境中的角色，演繹案例場(chǎng)景，隨后給出需要思考的問(wèn)題：“警官是如何作出判斷的？”“還款方案真的是讓債務(wù)人受益了嗎？”引發(fā)學(xué)生的深思，在此基礎(chǔ)上，由主講人對(duì)案例做出解析。本節(jié)課中微視頻的運(yùn)用有以下幾個(gè)方面的特色：一是生動(dòng)形象的畫(huà)面，有效再現(xiàn)了生活中算法運(yùn)用的情境；二是內(nèi)容短小精煉，兩個(gè)案例總計(jì)只有2分18秒；三是由學(xué)生自己表演、拍攝和制作，這就促使學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)和掌握視頻編輯軟件的使用方法，較好地體現(xiàn)了“做中學(xué)”的理念。

● 架設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生自覺(jué)生成概念

克努特在《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的藝術(shù)》中給出了算法的5個(gè)特征，即有限性：確定性；輸入；輸出；能行性也稱有效性。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，這些概念比較抽象。對(duì)于從校門到校門的大多數(shù)信息技術(shù)教師而言，由于缺乏實(shí)際的軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)歷，對(duì)算法的這些特征沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的理解，教學(xué)過(guò)程中往往是一帶而過(guò)，甚至就是照書(shū)念一遍。由于缺乏具體背景的支撐，學(xué)生無(wú)法進(jìn)入深層思考，只能生硬地記住這些概念。認(rèn)真的教師至多再選擇一些案例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但案例往往又不夠典型，或者僅僅停留于案例的簡(jiǎn)單羅列和機(jī)械陳述，缺乏充滿目的性的逐層深入的分析和總結(jié)，學(xué)生的思考仍然只能觸及表面性的事實(shí)知識(shí)，無(wú)法達(dá)到深層次理解的程度。

周永麒老師在《算法初探》一課中，突破了單純機(jī)械講授概念的做法，在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)中提供了多個(gè)算法實(shí)例，以在線測(cè)試的形式，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、辨析各個(gè)算法實(shí)例中存在的問(wèn)題。在討論的過(guò)程中，逐步明晰認(rèn)識(shí)上的盲點(diǎn)與誤區(qū)，自然生成對(duì)算法的各個(gè)特征的認(rèn)識(shí)。

例1，為了幫助學(xué)生準(zhǔn)確地理解算法的“有限性”特征，設(shè)計(jì)如下問(wèn)題。

下列求圓的面積的算法存在怎樣的問(wèn)題？第一步：令半徑r的值為1；第二步：計(jì)算并輸出圓的面積3.14×r×r；第三步：半徑r的值增加1；第四步：如果半徑r的值>0，那么轉(zhuǎn)到第二步繼續(xù)執(zhí)行。

A.確定性 B.可行性

C.有窮性 D.有輸入和輸出

由于半徑r的值永遠(yuǎn)大于0，所以算法不會(huì)終止。而算法的“有窮性”要求它的執(zhí)行步驟是有限的，即算法應(yīng)是能夠終止的。

下面的問(wèn)題則用于認(rèn)識(shí)算法的“確定性”。

例2，近日，有網(wǎng)友曬出北京交通大學(xué)學(xué)生食堂“請(qǐng)”到機(jī)器人炒菜，如將“加食鹽少許”這一步驟加入到炒菜機(jī)器人的菜譜算法中，該菜譜算法不符合算法的哪一個(gè)特點(diǎn)？

A.確定性 B.可行性

C.有窮性 D.有輸入和輸出

“少許”這樣的指導(dǎo)是不確定的，可以被定義為“少于八分之一茶匙”，也可以定義為“少于四分之一茶匙”，或許鹽的數(shù)量是明確定義的，然而，把鹽加在哪兒呢？這樣的指導(dǎo)對(duì)于一個(gè)訓(xùn)練有素的廚師可能是十分適當(dāng)?shù)模珜?duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)卻是無(wú)法執(zhí)行的。

這樣的教學(xué)情境不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能使學(xué)生很快進(jìn)入深層思維狀態(tài)，幫助他們?nèi)ァ鞍l(fā)現(xiàn)”或“再創(chuàng)造”概念，從而真正理解概念，而不是死記硬背概念。

● 探索前沿技術(shù)，提高合作學(xué)習(xí)的黏性

合作學(xué)習(xí)是指學(xué)生在小組或團(tuán)隊(duì)中為了完成共同的任務(wù)，有明確責(zé)任分工的互助性學(xué)習(xí)。合作學(xué)習(xí)中關(guān)鍵的因素有兩個(gè)：一個(gè)是“分工”，另一個(gè)是“同學(xué)”?！胺止ぁ笔呛献鞯那疤崤c基礎(chǔ)?！巴瑢W(xué)”是合作的目標(biāo)，也是合作學(xué)習(xí)的任務(wù)。

北京市第十八中學(xué)殷春婷老師執(zhí)教的《信息的鑒別與評(píng)價(jià)》這節(jié)課中，以“誰(shuí)是秘書(shū)？”（有刪減）這樣一個(gè)信息鑒別案例，有效地開(kāi)展了合作學(xué)習(xí)。

例3，最近，單位派王經(jīng)理到國(guó)外考察，因?yàn)樽叩么颐Γ€有一些重要資料沒(méi)來(lái)得及送到單位，于是他把鑰匙交給了小區(qū)的保安隊(duì)長(zhǎng)小李，并說(shuō)他的秘書(shū)下午會(huì)過(guò)來(lái)取。不過(guò)，下午小李卻等來(lái)了甲、乙、丙三個(gè)秘書(shū)，小李給王經(jīng)理打電話卻發(fā)現(xiàn)已經(jīng)關(guān)機(jī)了……

為了證明自己認(rèn)識(shí)王經(jīng)理，三個(gè)人紛紛拿出了證據(jù)：甲拿出王經(jīng)理給他傳真的委托函；乙翻出了自己手機(jī)里存儲(chǔ)的王經(jīng)理在單位工作的照片，里面還有他和王經(jīng)理的合影；丙給小李聽(tīng)了王經(jīng)理的微信語(yǔ)音，語(yǔ)音里王經(jīng)理說(shuō)讓丙來(lái)家里取資料。

小李看看委托函、照片，又聽(tīng)了聽(tīng)語(yǔ)音，不知如何是好……

請(qǐng)同學(xué)們當(dāng)一次福爾摩斯幫助保安小李。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)表自己的看法：誰(shuí)才是王經(jīng)理的秘書(shū)？我們應(yīng)該怎么去驗(yàn)證？在學(xué)生的分享中總結(jié)出鑒別、評(píng)價(jià)信息的四種方法：溯源法、比較法、佐證法和邏輯法，然后要求學(xué)生運(yùn)用技術(shù)手段對(duì)三人提供的筆跡、圖片、聲音等資料進(jìn)行鑒別。在殷老師的個(gè)人博客中，提供了三種手段的充足的技術(shù)資料：①筆跡：利用操作系統(tǒng)自帶的畫(huà)圖軟件，截取相同的文字進(jìn)行放大比較。②圖片：圖片鑒別中技術(shù)手段比較豐富，一是用反向圖片搜索引擎尋找原圖；二是觀察或查看圖片的屬性，判斷圖片是否經(jīng)過(guò)PS處理；三是使用JpegSnoop工具鑒別圖片是否被編輯或修改過(guò)。③聲音：采用聲紋識(shí)別技術(shù)確認(rèn)微信語(yǔ)音是否王經(jīng)理本人。

首先將全班學(xué)生分成多個(gè)組，大約4～5位為一個(gè)小組，每個(gè)小組選擇筆跡鑒別、圖片鑒別、聲音鑒別中的一個(gè)任務(wù)，并根據(jù)本組選定的任務(wù)自學(xué)博客資料。然后開(kāi)展小組的合作學(xué)習(xí)，組內(nèi)成員有明確的分工。組織者——負(fù)責(zé)組內(nèi)成員的分工，安排本組合作學(xué)習(xí)的進(jìn)程，可以由教師、同學(xué)推薦，或?qū)W生自薦擔(dān)任；發(fā)言人——負(fù)責(zé)記錄整理討論過(guò)程中小組成員的發(fā)言，以及本組鑒定的方法、過(guò)程和結(jié)論，并負(fù)責(zé)向全班同學(xué)匯報(bào)；技術(shù)員——為本組的鑒定活動(dòng)提供技術(shù)支持，如重要操作步驟的截圖，以及匯報(bào)過(guò)程中輔助發(fā)言人展示本組的鑒定方法；鑒定員——每個(gè)小組成員都是鑒定員，根據(jù)老師博客及技術(shù)員提供的技術(shù)資料進(jìn)行鑒定。同時(shí)提供“小組報(bào)告.ppt”模板，引導(dǎo)學(xué)生有理有據(jù)地呈現(xiàn)驗(yàn)證的過(guò)程，最后分組匯報(bào)每組所采用的方法、驗(yàn)證過(guò)程和最終的結(jié)論。整節(jié)課下來(lái)，不僅有了合作學(xué)習(xí)的形，更有了合作學(xué)習(xí)的神。每個(gè)小組的任務(wù)是學(xué)生自己選擇的，而不是教師強(qiáng)加的；每個(gè)小組成員都有自己的個(gè)體責(zé)任，而不是個(gè)別操作能力強(qiáng)的學(xué)生包辦代替；通過(guò)小組成員的共同努力，完成信息的鑒別任務(wù)。endprint