基于QBASIC環境下的數學算法教學
摘要：筆者根據信息教學中算法教學的內容和數學教學中算法教學的安排，倡導將兩者結合起來教學，并進行了研究。本文介紹了研究的內容以及成果。關鍵詞：QBASIC環境；算法教學；特點；研究內容；研究成果；啟示與建議
一、信息技術課程中的要求
在新課程標準執行之前，江蘇省的信息技術課程中開設了“VB程序設計初步”，并且這一部分內容也納入了學生的信息技術考試內容當中，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構：順序結構、分支結構和循環結構”；對“程序設計的簡單應用”這一部分內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，在信息技術課程中，算法和程序設計作為信息技術課程的選修內容開設。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《信息技術基礎》必修本中，第二章的2.2.2節中出現流程圖的知識，第三章的第2節中有算法設計的內容，但沒有基本程序語言的教學。在這一章節中，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。（信息技術基礎，p44）
從教學時間上來看，信息技術課程的這些知識的教學計劃安排均先于數學課程中的算法的教學計劃安排。學生在信息技術課程中可以先接觸到流程圖和代碼方面的有關知識。
因此，如果能夠讓信息技術課程和數學課程的涉及算法內容有效地整合起來，將算法在中學數學課程中的內容與其在中學信息技術課程中內容進行平衡與協調，應該是算法學習的一種有效途徑。
二、QBASIC的特點
QBasic是第三代的結構化的程序設計語言，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.選擇結構
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.循環結構
(1)FOR循環
FOR <變量>= <初值> TO <終值> STEP <增量>
<循環體>
NEXT <變量>
(2)WHILE循環
WHILE <條件>
<循環體>
WEND
(3)DO循環
DO WHILE <條件>
<循環體>
LOOP
4.可以不需要行號
5.具有良好的編輯環境
6.與Visual BASIC完全兼容
7.盡管QBASIC是DOS環境下的軟件，但在WINDOWS98、WINDOWS 2000、WINDOWS XP的視窗環境下也能運行。因此，只要有計算機機房的學校，只要對系統稍做配置，都能使學生通過QBASIC實現算法的上機嘗試，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，學生能夠將其改寫成一個可以上機執行的程序，學生不需要另外去學習程序設計語言的相關知識。
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，所用的計算機環境是WINDOWS 2000+QBASIC，將QBASIC顯示狀態設置成全屏幕狀態，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行指令，另一個學生則根據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行過程。
四、研究結果與發現
在分析算法的時候，實驗班的學生對輸出結果的處理方式上更接近計算機的輸出結果。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果一樣。實驗中發現，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果時，他們覺得很成功，在這種成就感驅動下，他們繼續提出問題：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容的教學內容：
下表是可以滲透算法內容的教學內容
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。可以將流程圖的結構展示給學生，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。
從前面的調查數據分析中也可以看到，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)注意循環結構和循環語句的教學處理
常見的循環結構有兩種，由于江蘇版的教材中只講直到型循環結構，而將當型循環結構放在了習題的“探究•拓展”這一部分之中，而在后面的循環語句的教學內容，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結構。由此，學生在學習循環語句時，覺得難以將循環結構和循環語句聯系在一起。在前面的例子中也可以看出，學生在已經正確畫出流程圖的情況下，不能將流程圖和偽代碼聯系起來。
因此，在教學中，最好能夠將兩種循環結構都介紹給學生，并且，將兩種循環結構所對應的循環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結構，讓學生可以互化兩種循環結構，這樣學生在用偽代碼表示循環結構的時候，不會因為碰到的是當型循環結構而難以用WHILE語句將它描述出來。
其次，學生在處理循環問題的時候，往往不能夠插入一個恰當的條件讓循環終止。因此，在教學中，除了讓學生注意對循環體中變量的設計處理外，還要注意循環條件的分析處理。一般來說，需要學生不僅僅分析循環的前幾步的情況，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學中的算法案例，體會中國古代數學對世界數學發展的貢獻。”中國古代數學以算法為主要特征，取得了舉世公認的偉大成就，著名數學家吳文俊教授通過對中國古代數學的分析，發揚中國古代數學的優良傳統，創造了世界所公認的機器證明的“吳方法”，徹底改變了數學機械化領域的面貌。
參考文獻：
[1]沙有威.對高中階段算法教學的思考【EB/OL】.信息技術教學網.
[2]周大勇.在信息技術課堂中調整學生創新心理的策略探討[J].教師，2009(9).
[3]楊華.搞好“QBASIC程序設計”教學的幾點體會[J].中國職業技術教育,2002（5）.
【基于QBASIC環境下的數學算法教學】相關文章：
淺談基于網絡環境下的地理教學03-29
《基于導納的圖像加密算法的研究》開題報告12-03
淺談基于校園網絡下教學網站的建設12-08
淺析基于成功素質教育理念網絡環境下的大學英語聽力教學模式研究03-28
對網絡環境下歷史教學模式的探究03-26
- 相關推薦