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基于QBASIC環(huán)境下的數(shù)學算法教學
摘要：筆者根據(jù)信息教學中算法教學的內(nèi)容和數(shù)學教學中算法教學的安排，倡導將兩者結(jié)合起來教學，并進行了研究。本文介紹了研究的內(nèi)容以及成果。關(guān)鍵詞：QBASIC環(huán)境；算法教學；特點；研究內(nèi)容；研究成果；啟示與建議
一、信息技術(shù)課程中的要求
在新課程標準執(zhí)行之前，江蘇省的信息技術(shù)課程中開設(shè)了“VB程序設(shè)計初步”，并且這一部分內(nèi)容也納入了學生的信息技術(shù)考試內(nèi)容當中，在其考試說明中提到“了解算法的基本概念；理解程序的三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)”；對“程序設(shè)計的簡單應(yīng)用”這一部分內(nèi)容也要求學生達到理解水平，要求學生會修改程序。
采用新課程標準之后，在信息技術(shù)課程中，算法和程序設(shè)計作為信息技術(shù)課程的選修內(nèi)容開設(shè)。另外，在教育科學出版社出版的普通高中課程標準實驗教科書《信息技術(shù)基礎(chǔ)》必修本中，第二章的2.2.2節(jié)中出現(xiàn)流程圖的知識，第三章的第2節(jié)中有算法設(shè)計的內(nèi)容，但沒有基本程序語言的教學。在這一章節(jié)中，將算法定義為解決問題的方法和步驟。而且，在這一章中，給出了一個排序程序的實例，要求學生上機運行。（信息技術(shù)基礎(chǔ)，p44）
從教學時間上來看，信息技術(shù)課程的這些知識的教學計劃安排均先于數(shù)學課程中的算法的教學計劃安排。學生在信息技術(shù)課程中可以先接觸到流程圖和代碼方面的有關(guān)知識。
因此，如果能夠讓信息技術(shù)課程和數(shù)學課程的涉及算法內(nèi)容有效地整合起來，將算法在中學數(shù)學課程中的內(nèi)容與其在中學信息技術(shù)課程中內(nèi)容進行平衡與協(xié)調(diào)，應(yīng)該是算法學習的一種有效途徑。
二、QBASIC的特點
QBasic是第三代的結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言，它的基本特點如下：
1.輸入輸出語句
(1)輸入語句：
INPUT[“提示信息”；]< 變量表>
(2)輸出語句：
PRINT [<表達式>]
2.選擇結(jié)構(gòu)
條件語句：
IF <條件> THEN
<語句組1>
ELSE
<語句組2>
END IF
多分支語句SELECT
3.循環(huán)結(jié)構(gòu)
(1)FOR循環(huán)
FOR <變量>= <初值> TO <終值> STEP <增量>
<循環(huán)體>
NEXT <變量>
(2)WHILE循環(huán)
WHILE <條件>
<循環(huán)體>
WEND
(3)DO循環(huán)
DO WHILE <條件>
<循環(huán)體>
LOOP
4.可以不需要行號
5.具有良好的編輯環(huán)境
6.與Visual BASIC完全兼容
7.盡管QBASIC是DOS環(huán)境下的軟件，但在WINDOWS98、WINDOWS 2000、WINDOWS XP的視窗環(huán)境下也能運行。因此，只要有計算機機房的學校，只要對系統(tǒng)稍做配置，都能使學生通過QBASIC實現(xiàn)算法的上機嘗試，而且，這個嘗試過程中，無須擔心學生對計算機操作系統(tǒng)使用的熟練程度。
另一方面，在前面對教材的分析中提到，QBASIC同教材中所采用的偽代碼比較接近，教材中的偽代碼不需要做太大變化，學生能夠?qū)⑵涓膶懗梢粋�可以上機執(zhí)行的程序，學生不需要另外去學習程序設(shè)計語言的相關(guān)知識。
三、研究的方法和對象
本研究以本校高一年級的兩個平行班級的學生作為研究對象。在研究設(shè)計上，實驗的介入時間是以該任課教師的教學進度為準，課時安排由該任課教師安排。本研究的實驗組在學習完算法基本語句后，參與上機運行，所用的計算機環(huán)境是WINDOWS 2000+QBASIC，將QBASIC顯示狀態(tài)設(shè)置成全屏幕狀態(tài)，學生打開計算機后直接進入到QBASIC的界面。教學種，教師采用的一般課堂教學方式和上機輔助相輔進行，在課堂教學種，在對給定的流程圖和代碼分析上，采用研究者提出的兩人合作活動方式，即一個學生沿流程線或代碼逐步執(zhí)行指令，另一個學生則根據(jù)當前流程圖或代碼指令，記錄此時變量的值。這個活動過程模擬計算機的執(zhí)行過程。
四、研究結(jié)果與發(fā)現(xiàn)
在分析算法的時候，實驗班的學生對輸出結(jié)果的處理方式上更接近計算機的輸出結(jié)果。如下面這道題目：
在未參與上機實習的班級中，不少學生將解答寫成 ，而實驗班中，更多的學生將解答寫為1，-3，和計算機程序輸出結(jié)果一樣。實驗中發(fā)現(xiàn)，由于有計算機幫助檢驗算法的可行性和正確性，參加過上機實習的學生在對算法問題的處理上，首先注重的是分析解決問題的步驟。其次，他們看到計算機上輸出的結(jié)果時，他們覺得很成功，在這種成就感驅(qū)動下，他們繼續(xù)提出問題：這個算法能不能解決其它問題？這個算法能不能再修改得更簡單點？等等此類問題。由此學生自發(fā)地去考慮算法的通用性問題。
五、啟示與建議
1.教學的建議
(1) 算法思想的滲透
這一次的教學計劃安排中將必修3安排在必修1，2，4，5的后面，因此在前面的教學中，教師要有目的地滲透算法的思想。以江蘇版教材為例，在必修1中就已經(jīng)介紹了用二分法求方程的近似值的方法。下表中列出了部分教材中可以滲透算法內(nèi)容的教學內(nèi)容：
下表是可以滲透算法內(nèi)容的教學內(nèi)容
教師可以采用自然語言的方式，在教學中有意識地使用分步描述問題解決的步驟。可以將流程圖的結(jié)構(gòu)展示給學生，將一些問題用流程圖的方式分析給學生，使學生在開始算法前，就已經(jīng)體驗到程序框圖在解決問題中的作用，為學生在算法學習提供一個良好的前提基礎(chǔ)。
從前面的調(diào)查數(shù)據(jù)分析中也可以看到，在對具體算法的分析上，用自然語言描述的算法學生更容易理解，相對而言，偽代碼也比較接近自然語言，因此，在算法的教學過程中，注意算理的自然語言的表述，在解決具體問題過程與步驟上仍要注意自然語言的表達，在平時的教學中，將一些可用算法處理的問題用算法表示出來。
(2)注意循環(huán)結(jié)構(gòu)和循環(huán)語句的教學處理
常見的循環(huán)結(jié)構(gòu)有兩種，由于江蘇版的教材中只講直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，而將當型循環(huán)結(jié)構(gòu)放在了習題的“探究•拓展”這一部分之中，而在后面的循環(huán)語句的教學內(nèi)容，又只介紹了FOR語句和WHILE語句，在算法案例當中，兩個案例流程圖都采用了當型循環(huán)結(jié)構(gòu)。由此，學生在學習循環(huán)語句時，覺得難以將循環(huán)結(jié)構(gòu)和循環(huán)語句聯(lián)系在一起。在前面的例子中也可以看出，學生在已經(jīng)正確畫出流程圖的情況下，不能將流程圖和偽代碼聯(lián)系起來。
因此，在教學中，最好能夠?qū)煞N循環(huán)結(jié)構(gòu)都介紹給學生，并且，將兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的循環(huán)語句也都介紹給學生。在不增加學生更多負擔的思想下，可以只介紹兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)，讓學生可以互化兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)，這樣學生在用偽代碼表示循環(huán)結(jié)構(gòu)的時候，不會因為碰到的是當型循環(huán)結(jié)構(gòu)而難以用WHILE語句將它描述出來。
其次，學生在處理循環(huán)問題的時候，往往不能夠插入一個恰當?shù)臈l件讓循環(huán)終止。因此，在教學中，除了讓學生注意對循環(huán)體中變量的設(shè)計處理外，還要注意循環(huán)條件的分析處理。一般來說，需要學生不僅僅分析循環(huán)的前幾步的情況，還要對最后接近條件成立和不成立時的后幾步的循環(huán)做出分析。
(3)注意滲透中國古代算法
課程標準中明確指出了“通過閱讀中國古代數(shù)學中的算法案例，體會中國古代數(shù)學對世界數(shù)學發(fā)展的貢獻�！敝袊糯鷶�(shù)學以算法為主要特征，取得了舉世公認的偉大成就，著名數(shù)學家吳文俊教授通過對中國古代數(shù)學的分析，發(fā)揚中國古代數(shù)學的優(yōu)良傳統(tǒng)，創(chuàng)造了世界所公認的機器證明的“吳方法”，徹底改變了數(shù)學機械化領(lǐng)域的面貌。
參考文獻：
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