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      從科技奧秘到智能生活的編程項目學習

      發布時間:2020-12-24 09:37所屬分類:綜合論文加入收藏

      今天的編程教學,不再是單純地學計算機語言的語法結構,也不再是按部就班地從變量、常量到數據類型一點點剝皮式地學習了,而是基于算法設計、計算

        今天的編程教學,不再是單純地學計算機語言的語法結構,也不再是按部就班地從變量、常量到數據類型一點點剝皮式地學習了,而是基于算法設計、計算思維的信息科技探究、體驗、應用式地學習,本期解碼讓我們從兩節賽課設計探討編程教與學的策略與實施。

        《做出判斷的分支》是教科版《信息技術》必修1(數據與計算)第二單元《編程計算》第二節的內容。教材圍繞“最適宜運動心率計算器”項目,介紹了輸入輸出語句、賦值語句以及分支結構等知識。筆者遵循“以解決現實問題為出發點設計教學內容,在知識應用中培養學生核心素養”的原則,結合當下人工智能應用中有大量程序設計知識的特點,選擇“天貓精靈”案例開展項目式教學。

      計算機編程論文

        ● 學情分析

        本節課授課對象為高一年級學生,他們已具備一定的信息技術基礎,對應用類知識興趣濃厚,渴望趣味性、實用性的課堂,但缺少程序設計的能力,對信息技術知識類的學習缺乏興趣。

        ● 教學目標

        ①理解分支結構的基本功能,掌握分支結構的設計方法;②結合生活經驗和天貓精靈應用實踐,設計相關應用場景,并通過程序模擬實現;③了解分支結構算法思想在生活中的應用,形成關注信息技術應用的意識和習慣。

        ● 教學重難點

        重點:理解多分支語句的結構特點。

        難點:結合生活中的具體問題,設計合理的分支結構程序以滿足應用需求。

        ● 教學時長

        2課時。

        ● 教學環境

        硬件環境:網絡機房、可遠程聯網控制的天貓精靈及網絡攝像頭設備組合。軟件環境:Python3.8。教學素材:課件、天貓精靈應用場景視頻。

        ● 教學過程

        1.情境引入

        教師播放天貓精靈視頻,視頻包含三個功能場景:①天氣鬧鐘功能:您6點35分的鬧鐘即將播報天氣、溫度等信息。②語音喚醒功能。③整點報時功能:主人,現在是早上7點整;主人,現在是晚上9點整……

        設計意圖:每個學生對天貓精靈的關注和了解情況各不相同,通過錄制家中的天貓精靈應用的視頻,既給學生一種真實感,又使所有學生對天貓精靈有基本認識。

        教師再呈現天貓精靈和網絡攝像頭在同一畫面場景中的圖片并介紹:安裝了網絡攝像頭APP的手機具有語音對講功能,可以遠程語音控制天貓精靈。找兩位學生現場體驗。進一步提問:天貓精靈的語音是事先錄制好的嗎?它是如何實現語音播放的?

        設計意圖:網絡設備的使用,讓學生真切體會物聯網時代信息化產品的創新應用。通過手機APP控制天貓精靈,實現教師與學生、學生與設備的多重互動,增強學生的參與感,引出學習主題。

        教師呈現天貓精靈應用場景的文字信息,學生填空,引導學生發現:天貓精靈語音中有的內容是變化的,有的內容固定不變。引出變量的概念,即可以變化的量,可以是文本,也可以是數字。

        設計意圖:填空的內容屬于學科外知識,沒有難度,意在學生參與;變量的概念是結合具體實例進行口語化描述的,并不具有精準性,但便于學生理解,學生更易接受。

        說明后續項目活動的規則:“天貓精靈”是在語音輸入、輸出基礎上進行的。為了便于計算機程序模擬,將語音對話轉換為文字的輸入輸出,模擬“天貓精靈”的功能。

        2.活動1.1:模擬“天氣鬧鐘”功能

        ①實現效果:屏幕顯示播報文字。②知識技能:了解print()、input()函數及賦值語句的簡單應用。結合變量的知識,將變量賦值后輸出(如圖1)。③學生實踐要求:分別運行這三個程序文件,體驗三個程序的應用特點;在三個程序文件基礎上嘗試修改代碼,并調試運行。

        設計意圖:借助“在屏幕上顯示文字”應用場景,通過逐步增加功能,分別體現print()、賦值語句、input()的效果。學生程序設計的基礎較弱,為體現高中信息技術重在培養學生計算思維、弱化編程技能培訓,讓學生在原有代碼的基礎上進行“修修補補”式的替換更改,降低學習難度,最大程度地保持學生的學習熱情。

        3.活動1.2:模擬“喚醒”功能

        ①實現效果:若輸入“天貓精靈”,則輸出“你好,主人!”。②知識技能:if語句、代碼縮進、==(關系運算符)。③學生實踐要求:同活動1.1。

        設計意圖:介紹簡單的if語句,為后續多分支結構語句學習做鋪墊。

        4.活動1.3:模擬“整點報時”功能1

        ①實現效果:在早7點至晚9點間開啟整點報時,其余時間段關閉(如圖2)。②知識技能:if...else...語句。③學生實踐要求:同活動1.1。

        設計意圖:讓學生了解整點報時功能在某一時間段才適宜使用,體現人工智能“人性化”的設計理念。

        5.拓展任務

        計算機能夠準確、不知疲倦地獲取網絡時間,提高工作效率。如下頁圖3所示程序能自動獲取網絡時間。

        設計意圖:拓展任務將手動輸入時間改為自動獲取時間,供學有余力的學生探索。

        6.活動1.4:模擬“整點報時”功能2

        ①實現效果:早7點至晚9點間準點報時(如下頁圖4)。②知識技能:代碼結構化表達,if...elif...else...。

        ③學生實踐要求:同活動1.1。

        設計意圖:前兩個活動主要介紹了if、if...else語句的應用,在本活動中沒有直接呈現if...elif...else...語句,而是從“如果…就…”“如果…就…”的實際生活思維入手,先使用了多個if語句實現效果。繼而在比較中發現代碼結構的不足,再引出多分支結構,使學習活動更接近真實的思維過程。

        7.知識小結

        將雙分支結構和多分支結構語句進行比較,強化學生對分支結構的認識。結合程序對應的流程圖,讓學生了解流程圖的運行過程。

        設計意圖:程序設計教學一般先介紹流程圖,再介紹代碼。由于此段程序結構簡單,結合生活應用學生也易于理解,所以設計時是反過來先程序代碼再流程圖,進行流程圖的學習。

        8.探索應用

        ①在探討天貓精靈運行原理的基礎上,學生以小組為單位,圍繞天貓精靈功能開展頭腦風暴,發掘更多應用,設計程序模擬實現。②參考案例1:天氣高溫預警——紅色:40度以上;橙色:37度以上;黃色:35度以上。參考案例2:空氣質量指數AQI——優:AQI≤50;良:AQI<=100;輕度污染:AQI≤150;中度污染:AQI≤200;重度污染:AQI≤300;嚴重污染:AQI>300。其他案例如穿衣指數提示等。鼓勵學生深入研討,呈現創意應用作品。③學生實踐要求:結合評價表開展小組協作學習。

        設計意圖:項目圍繞真實任務開展,學生在實踐過程中培養計算思維。教師提供的部分案例可以活化學生思維,引發學生的創意思考;沒有創意的學生根據教師提供的案例進行程序模擬實現,使所有學生都能夠參與到活動中。項目評價表能夠引導學生開展活動,提高團體學習效率。

        9.總結提升

        引導學生由天貓精靈項目擴展到對更多智能設備的關注,關注其基本工作邏輯,用程序設計的思維去認識它們。

        設計意圖:“學習是為了更好地生活”,引導學生將學習到的知識和生活實踐結合,形成利用程序設計知識分析生活中智能化應用設備的意識和習慣。

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