基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的小學(xué)信息科技編程算法實(shí)踐研究摘要：本文選取新課標(biāo)第三學(xué)段“身邊的算法”的內(nèi)容模塊，以Pythonfor循環(huán)語句為例，設(shè)計(jì)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，旨在探索和解決編程算法原理探究與科技實(shí)踐應(yīng)用的挑戰(zhàn)，有效提升學(xué)生核心素養(yǎng)。中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A論文編號(hào)：1674-2117（2024）22-0000-03本課選自新課標(biāo)第三學(xué)段“身邊的算法”的內(nèi)容，引入了生活中的實(shí)例——中式古建筑的花窗圖案。本課的教學(xué)目標(biāo)為：通過實(shí)驗(yàn)探究理解算法的循環(huán)控制結(jié)構(gòu)；能用自然語言、流程圖描述算法；通過明確的、可執(zhí)行的操作步驟描述問題的求解方案，并用程序進(jìn)行驗(yàn)證，得出結(jié)論；把實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)用到實(shí)際案例中，解決問題。1.創(chuàng)設(shè)情境2.實(shí)驗(yàn)探究與編程貓的重復(fù)執(zhí)行積木不同，Python編程中的for循環(huán)語句在每一次循環(huán)中都有一個(gè)參數(shù)在不斷發(fā)生變化，這個(gè)參數(shù)讓循環(huán)執(zhí)行擁有了“判斷力”。每次循環(huán)，判斷循環(huán)參數(shù)是否還在序列中。如果在，取出該值提供給循環(huán)體內(nèi)的語句使用；如果不在，則結(jié)束循環(huán)。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)探究，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲取循環(huán)算法的原理，在實(shí)驗(yàn)探究中完成教學(xué)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)探究共分為四個(gè)步驟，即分析問題、提出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論。學(xué)習(xí)小組利用筆者設(shè)計(jì)的思維可視化交互學(xué)習(xí)工具，通過實(shí)驗(yàn)探究理解for循環(huán)算法的原理和用法，培養(yǎng)計(jì)算思維。（1）分析問題學(xué)生通過微課掌握了for循環(huán)語句的基本結(jié)構(gòu)，并了解了控制循環(huán)次數(shù)的關(guān)鍵語句。通過Python語言中獨(dú)特且嚴(yán)格的縮進(jìn)規(guī)則讓學(xué)生明白在for循環(huán)中如何正確使用基本的控制語句。教師提供了一段程序代碼，學(xué)生需要根據(jù)這段代碼分析出循環(huán)體中生成的基礎(chǔ)圖形，并使用畫筆在交互學(xué)習(xí)工具中畫出來。學(xué)生將獨(dú)立完成這一步驟，通過他們繪制的基本圖形，教師可以獲取反饋，從而判斷學(xué)生是否已經(jīng)理解for循環(huán)語句的結(jié)構(gòu)。這樣的反饋有助于教師評(píng)估學(xué)生的理解程度，并據(jù)此調(diào)整教學(xué)策略，以確保實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)能夠順利進(jìn)行。（2）提出假設(shè)學(xué)生通過小組合作的方式，積極討論并推測(cè)基礎(chǔ)圖形在循環(huán)中的重復(fù)執(zhí)行次數(shù)。他們需要利用交互學(xué)習(xí)工具模擬并繪制出重復(fù)后的完整圖案，這個(gè)過程讓學(xué)生的思維可視化，為小組討論、分享思考的過程提供了支架。在這個(gè)過程中，變量i的變化是關(guān)鍵，學(xué)生不僅要猜測(cè)i的初始值和最終值，還要探討在每次循環(huán)迭代中i的具體變化，并詳細(xì)記錄這些變化。在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，學(xué)生提出的假設(shè)并非無中生有，而是基于他們已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行合理的推論和預(yù)測(cè)。教師可以通過學(xué)生的假設(shè)觀察他們的思維過程，了解他們是如何將已有知識(shí)與新問題聯(lián)系起來的。這種基于假設(shè)的探究方式不僅能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使他們積極思考問題的多種解決方案，而且還能鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用邏輯推理來構(gòu)建合理的解釋。這樣的過程有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力，使他們能夠更加深入地分析問題，評(píng)估不同解決方案的可行性，并從中選擇最佳的解決路徑。（3）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生通過登錄learnsite學(xué)習(xí)平臺(tái)，自主運(yùn)行Python程序來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這一步驟學(xué)生能夠獨(dú)立操作。隨著程序的執(zhí)行，他們將深入理解Python中for循環(huán)的語法結(jié)構(gòu)及算法原理。學(xué)生需要仔細(xì)觀察Python海龜如何根據(jù)基本圖形畫出重復(fù)后的圖案，記錄變量i在每次循環(huán)迭代中的變化情況，并將這些觀察結(jié)果與先前的猜想進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證其一致性。這種觀察過程對(duì)于學(xué)生把握循環(huán)邏輯的原理至關(guān)重要，它不僅幫助學(xué)生形成準(zhǔn)確的結(jié)論，還有助于培養(yǎng)他們的觀察力、分析力和邏輯思維能力。這一過程也鼓勵(lì)學(xué)生勇于提出假設(shè)，并在實(shí)踐中檢驗(yàn)這些假設(shè)，從而不斷優(yōu)化自己的思考和解決問題的方法。（4）得出結(jié)論在完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，學(xué)生進(jìn)入結(jié)論提煉階段。他們將仔細(xì)對(duì)比最初的猜想與實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果，通過這種對(duì)比分析，學(xué)生能夠明確得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。具體來說，他們將理解在foriinrange（n）循環(huán)算法中代碼塊會(huì)重復(fù)執(zhí)行n次，而變量i則會(huì)從0開始依次變化，直到n-1；而i每變化一次，控制體中的基本圖形將重復(fù)執(zhí)行一次；當(dāng)i不滿足循環(huán)體條件時(shí)，即i大于等于n時(shí)，循環(huán)將結(jié)束。這一發(fā)現(xiàn)幫助學(xué)生深入理解了for循環(huán)算法的工作原理，并且強(qiáng)化了他們對(duì)循環(huán)控制結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。得出結(jié)論的過程涉及對(duì)實(shí)驗(yàn)探究中收集的所有數(shù)據(jù)和觀察到的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的整理和分析。通過這樣的實(shí)踐，讓學(xué)生學(xué)會(huì)了如何從復(fù)雜的現(xiàn)象中提煉出本質(zhì)規(guī)律，并將這些規(guī)律應(yīng)用到新的情境中去，這對(duì)于培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的能力具有重要意義。此外，這種基于證據(jù)的推理過程也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，科學(xué)結(jié)論的形成是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎歼^程，需要有充分的證據(jù)和進(jìn)行合理的論證。最后，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過程進(jìn)行了細(xì)致的反饋，并對(duì)此進(jìn)行了小結(jié)，重點(diǎn)闡釋了for循環(huán)算法的工作原理。針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和遇到的問題，教師適時(shí)引入了教學(xué)微課，這種教學(xué)方法確保了教學(xué)內(nèi)容能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求來調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)定教。3.實(shí)踐應(yīng)用在本環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作，學(xué)以致用。學(xué)生以小組為單位選擇其中一個(gè)花窗圖案在交互學(xué)習(xí)工具上進(jìn)行分析并記下步驟。學(xué)生在小組內(nèi)討論出算法，組長(zhǎng)則負(fù)責(zé)在工具里畫出來和寫下步驟；小組各成員在自己計(jì)算機(jī)上編寫程序、調(diào)試程序，保存上交；完成的學(xué)生可欣賞其他小組的編程作品，并給予點(diǎn)贊和評(píng)分；最后，教師邀請(qǐng)小組上臺(tái)展示設(shè)計(jì)思路和程序。通過實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，讓學(xué)生把掌握的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際案例中，使學(xué)生對(duì)for循環(huán)語句有了更深的理解。4.分享小結(jié)在課堂的最后階段，教師鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得，并共同回顧本課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這一過程不僅鞏固了所學(xué)知識(shí)，而且促進(jìn)了學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)和思想交流。1.借助教學(xué)資源和平臺(tái)，搭建學(xué)習(xí)支架實(shí)驗(yàn)教學(xué)與編程算法教學(xué)相結(jié)合的課堂實(shí)踐需要教師給學(xué)生提供及時(shí)且充足的學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生能夠有效地利用各種學(xué)習(xí)資源，主動(dòng)積極地開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在本節(jié)課中，學(xué)生能借助筆者自主開發(fā)的思維可視化交互學(xué)習(xí)工具分析for循環(huán)語句的基礎(chǔ)圖形，猜想循環(huán)一定次數(shù)后畫出的圖形，對(duì)變量i的變化進(jìn)行判斷和填空，快速地保存結(jié)果，并把分析結(jié)果通過learnstise平臺(tái)與其他同學(xué)進(jìn)行分享。因?yàn)橛辛私换W(xué)習(xí)工具和learnsite學(xué)習(xí)平臺(tái)輔助教學(xué)，學(xué)生的思維變得可視化、可分享，小組的實(shí)驗(yàn)探究、交流的時(shí)間大大縮短。同時(shí)