金婧

項目設計依據(jù)

《普通高中信息技術課程標準(2017年版)》引入“計算思維”，旨在強調學科思維的養(yǎng)成，在教學實施建議中提出把項目整合到課堂教學中，讓學生在真實情境中以學科思維方式思考、用知識和技能分析，在解決問題中完成知識建構。

本案例內容出自教育科學出版社出版的《信息技術必修1：數(shù)據(jù)與計算》第2單元“編程計算”第1節(jié)，具有承上啟下的作用。同時，本節(jié)作為本單元的開篇，圍繞“算法”學科核心概念展開，其中，對問題的抽象或形式化描述是算法的基礎。

針對這一部分內容，課程標準中的相關要求為：“1.6從生活實例出發(fā)，概述算法的概念與特性，運用恰當?shù)姆椒ê涂刂平Y構表示簡單算法。1.7掌握一種程序設計語言的基本知識，使用程序設計語言實現(xiàn)簡單算法。通過解決實問題，體驗程序設計的基本流程，掌握程序調試與運行的方法。”

項目教學目標

高一學生在生活中會用到“算法”解決問題，但缺乏對計算機解決實際問題的過程的系統(tǒng)化梳理，對軟件工具等工作方法和應用流程不了解，他們雖然具備利用計算機解決一些基本問題的工具操作技能，但多為被動的技術使用者。此外，在認識發(fā)展水平上，他們的邏輯思維能力趨于成熟，具有一定演繹歸納能力，自我表現(xiàn)、求知欲較強。

基于課程標準的要求和內容、學情的分析，將本項目的教學目標設定為：①通過觀察生活實例，能夠主動發(fā)現(xiàn)規(guī)律，抽象特征。②在實現(xiàn)“定時提醒”功能的探究過程中，體會計算機解決問題的過程，理解其基本思想，并了解算法，能使用自然語言描述算法。③借助畫程軟件學會用流程圖描述算法，知道算法的三種基本結構類型，感受利用數(shù)字化工具的優(yōu)勢。④通過剖析研究“定時”功能，認識到算法在學習生活中的應用價值，體會計算機解決問題的優(yōu)勢。

教學重點為計算機解決問題的過程、算法的描述，難點為算法的描述、算法的三種基本結構。

項目概述

隨著技術的發(fā)展，計算機以及由計算機控制的智能系統(tǒng)幾乎滲透到各種領域，給我們的生活帶來了許多便利。但電子產(chǎn)品的長時間、高頻率使用也引發(fā)了眼部不適等健康問題。生活中學生經(jīng)常接觸到的智能設備都具有“定時”功能，我們可以將這種自動化的管理思想“移植”到合理管理用眼時間中。

因此，本項目以探究“定時提醒”功能為主題，通過對“定時提醒”功能的分析、設計與實現(xiàn)，體驗計算機解決問題的過程。教材預設本節(jié)需兩課時，但從項目學習完整性以及實際教學安排考慮，將其設計為1課時。

項目教學準備

硬件環(huán)境：網(wǎng)絡機房(配有音箱或耳機);學習工具：畫程軟件，Python3.7(安裝time、pygame、pywin32模塊);項目資源：PPT課件、電子活動導案、Python半成品程序、“參考助手”文檔。

項目實施流程(如下頁圖1)

項目教學過程

1.項目引入

知識技能：分析和獲取有價值的信息，遷移學習。

活動形式：學生討論、代表發(fā)言、教師引導。

問題：計算機技術在給人們帶來極大便利的同時也帶來副產(chǎn)品，如長時間面對電腦引起眼部不適等健康問題。有什么方法、手段合理管理用眼時間？

聚焦：從生活中智能設備“定時”功能得到啟發(fā)，嘗試通過編程實現(xiàn)“定時提醒”，倡導健康的生活方式。

設計意圖：“計算機解決問題的過程”，作為抽象而非靜態(tài)的概念，貫穿整個“算法與程序設計”活動。所以，本課從真實生活中的用眼問題出發(fā)，以學生日常接觸到的智能設備“定時”功能來引導其思考如何“趨利避害”，由此提出以“定時提醒”功能為研究主題，探討如何編程實現(xiàn)用眼時間的管理。本次課以項目進程為明線，設計相應的活動，讓學生從分析功能到設計方案再到編程實現(xiàn)，經(jīng)歷“計算機解決問題的過程”這條暗線，從而了解算法的描述與基本結構。

2.項目分析

活動1：“定時提醒”的功能分析。

知識技能：問題的界定和描述。

活動要求：①思考：明確項目問題。經(jīng)常使用電腦設備的人應該注意用眼衛(wèi)生，建議工作每隔1小時左右休息10～15分鐘，所以，我們希望能實現(xiàn)定時提醒休息。②討論：找出問題的條件與求解目標，根據(jù)教師提供的表格填寫“定時提醒”問題分析。

設計意圖：本環(huán)節(jié)明確項目問題，通過表格幫助學生以計算機領域的方式分析問題，界定和描述問題，找出條件與求解目標，有助于學生發(fā)現(xiàn)問題的基本要素與特征，即以“定時提醒”問題中的時間節(jié)點為條件，換言之，特定的時間點觸發(fā)相應的事件響應。

3.項目設計

活動2：“定時提醒”功能的方案設計。

知識技能：算法、自然語言描述算法。

活動要求：①想一想：學生2～3人一組思考以下問題。問題1：如何確定到達時間點？(計時/倒計時/計算時間差……)問題2：以何種方式提示？(文字/聲音/彈窗……)②說一說：小組代表分解實現(xiàn)“定時提醒”功能的步驟。

設計意圖：本環(huán)節(jié)以問題搭建腳手架，引導學生尋找問題條件到目標實現(xiàn)之間的方法途徑，實現(xiàn)思路與技術實踐之間的連接。學生分組討論解決方案，形成良好的互動與分享，既發(fā)揮學生的自主性，又擴展了方案設計的空間。在此基礎上，教師通過梳理學生的方案引出“算法”概念，加深理解，同時也可以根據(jù)學生的設計方案來調節(jié)難易程度。

活動3：“定時提醒”功能的算法描述。

知識技能：流程圖描述算法、算法結構。

活動要求：①閱讀教材第20頁內容，了解流程圖的符號與功能。②嘗試利用畫程軟件繪制流程圖。③閱讀教材第20～21頁，觀察繪制出的流程圖，說一說設計方案中用到哪種(些)算法結構。④思考并調整：“重要的事情說三遍”，若需要提醒3次，如何修改流程圖？

設計意圖：從自然語言到直接編寫代碼以實現(xiàn)設計方案，對于初學編程的學生有困難。活動3作為過渡，引出使用流程圖描述算法。為了正確繪制流程圖，學生自然會去閱讀了解流程圖的規(guī)范表示方法。學生通過繪制流程圖描述算法，體會自然語言描述與流程圖描述的區(qū)別，提高邏輯抽象思維能力，為以后算法與程序設計的學習做好鋪墊。這一部分利用“畫程”軟件可以讓學生借助快捷的數(shù)字化工具表達自己的思想，將思維可視化。最后，引導學生結合完成的流程圖了解算法結構。

4.編程實現(xiàn)

活動4：“定時提醒”功能的編碼實現(xiàn)。

知識技能：程序運行、根據(jù)算法分析理解代碼。

活動要求：①試一試：打開半成品Python程序“2-1time.py”，嘗試運行，實現(xiàn)“定時提醒”(參考代碼如圖2)。②比一比：對比預設效果與運行結果，分析代碼功能。③改一改：程序可以如何修改完善？需要在什么位置修改代碼？

設計意圖：在活動3的基礎上，根據(jù)繪制好的流程圖，進行編程實現(xiàn)。針對學生第一次接觸Python的學情，以“半成品”教學法降低程序編寫難度。這一部分提供“參考助手.txt”，以便學生修改完善時參考，在降低活動難度的同時也盡可能發(fā)揮學生的自我創(chuàng)新能力。

5.項目總結

知識技能：計算解決問題的過程、算法的描述、算法的三種基本結構。

活動形式：學生代表總結、教師補充。

梳理提升：梳理學習過程，以此提升到編程解決問題的一般過程。

拓展探究：定時提醒功能是以時間為判斷依據(jù)，調節(jié)用眼時間，促進自律。其實，生活中，“定”不限于“時間”，如智能電飯煲，具有恒溫保溫作用，它是如何工作的？我們是否遇到過其他場景應用了類似的工作模式？

設計意圖：讓學生將知識體系的構建與實踐經(jīng)驗結合，進一步加深對計算機解決問題的過程的理解。通過拓展，讓學生繼續(xù)思考類同模式，理解其他應用原理及意義，實現(xiàn)“來源生活”到“回歸生活”，激發(fā)學生學習“編程與計算”的熱情。

設計后感

信息技術學科擁有著自身的話語體系和探究方法，《計算機解決問題的過程》在新版教材中，不僅是一個教學內容，更是貫穿“算法與程序設計”的學科思想方法。以項目教學法開展教學，知識框架雖然被打散，但知識本身是具有情境性的。因此，我們需要對教材內容所涉及的知識點進行解構與重組，嵌入到真實的問題情境中，通過“問題串”搭建腳手架、“活動鏈”促進思維持續(xù)，引導學生在完成項目的同時落實學科核心素養(yǎng)，讓學生成為真正具備數(shù)字化生存能力的數(shù)字化公民。

總結

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