全国高中信息技术市优质课大赛一等奖《自定义函数》教学设计教案

2022年XX省高中信息技术疑难问题研讨教学设计自定义函数——XXX中学XXX【教学目标与教材处理分析】一、教学目标分析新一轮课改将我国基础教育的总目标落实到“学生发展核心素养”1，具体到各个学科，又细化为学科核心素养。高中信息技术的学科核心素养包括了“信息意识”、“计算思维”、“数字化学习”和“信息责任”2四个方面。从个性和共性的角度出发，具体的课堂教学目标分析应以学科核心素养为主，又兼顾总的学生发展核心素养，只有这样，才能使学生具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。“自定义函数”的教学是在学生已经熟练掌握计算机程序设计基本思想和方法，向模块化结构设计迈进，并运用这种思想方法去高效地解决更具综合性问题的转型阶段。从信息技术学科核心素养的层面分析，其中的“计算思维”对这部分的教学提出了“采用模块化方法设计解决问题的方案”、“将利用信息技术解决问题的思想方法迁移到学习和生活的其他相关问题中”的培养目标。根据教学目标要以学科核心素养为主，兼顾学生核心素养的总原则，本课的教学目标为：初步能用自己的语言对“初步能用自己的语言对“自定义函数”进行概念化的描述初步能运用现实实例阐述自定义函数在用模块化思想解决问题中的作用及意义初步学会通过抽象、符号化、形式化，运用自定义函数解决问题基于知识点间的关联性学习，形成初步的将碎片化知识系统化的意识和能力通过用模块化思想解释相关现实工作方式的意义，初步形成主动进行新知顺应、同化的意识和能力从知识的历史演变过程中，感受IT特有的精英文化，学会用发展的眼光看待知识和社会信息技术学科核心素养学生核心素养二、教材处理分析本课是浙江教育出版社《算法与程序设计》第四章第4节的内容，教材用大约一页的内容概要性地介绍了“自定义函数”的作用、定义格式、使用说明，并且通过一个“闰年判断”的实例简要剖析了自定义函数的意义和作用。但教材中对“自定义函数”的概念没有进行一个确切的描述，而且实例的不完整性以及代码简化的对比性学生没有直观感受。进一步地，“自定义函数”的执行原理也没有具体的剖析。对于在计算机程序设计之上的又一层“抽象”，没有这些内容和教学环节，势必影响学生对知识的理解和掌握，进而导致模块化设计思想建立的低效。因此，需要以教材实例为切入点，通过横向比较（“自定义函数”和“标准函数”、“用自定义函数”与“不用自定义函数”）、纵向深入（通过实例剖析函数调用、执行的原理），帮助学生理解知识、引导学生内化模块化设计思想。【学习主体与教学策略分析】一、关注概念的演变，引导学生学会学习学生之前虽然已经学习了“标准函数”，但普遍不会将“标准函数”和“自定义函数”进行异同点的分析，知识习得呈现碎片化。立足已学的“标准函数”，然后基于“函数”这个共同点，由“标准函数”的概念、调用迁移到“自定义函数”的概念和调用，不仅有助于新概念的学习，更大意义在于引导学生在新旧知识之间的联系中去学习，最终提升学生的学习力。二、立足对比的启发式教学，提升学生由具体到一般的抽象思维能力对已经学习过1课时的一个班级进行调查，问及“自定义函数的作用”时，学生回答为“可以实现自己的想法”、“用来进行复杂的计算”、“分段函数计算”等，这些结果显示学生对自定义函数的作用限于笼统、片面的认识，而没有站在模块化程序设计的角度去认知。究其原因，也许是教学中没有让学生在强烈的对比中感知作用，也或者是这些结论都是教师传授给学生所致。为此，希望通过“用”和“不用”（自定义函数）的对比，让学生自己去逐步分析出自定义函数的作用，在对现象的观察、抽象中形成对自定义函数作用的正确认知。而只有达成了这个认知，模块化程序设计思想才能在学生思维中得到逐步渗透。三、关注形式背后的原理，促进学生由现象到本质的深究意识和能力“函数调用及定义时的参数个数和类型为什么要相同？”、“会调用函数但不会定义函数（主要为定义时参数的设定）”等是学习自定义函数后经常困惑学生的问题。如果能从计算机原理的角度向学生剖析参数值传递的机制，同时结合生活实例来比喻值传递时对参数名称和类型的要求，就能使学生对参数使用逐步达到“知其然，知其所以然”的境界。四、渗透信息技术的人文底蕴，用文化的故事性加深学生对相关知识的兴趣和理解总觉得我们的课堂“术”太多了，而少了些“文化”的味道和氛围。不是为了“文化”而文化，而是恰当的文化呈现既能促进学生对相关技术的兴趣，又能从文化的故事性呈现中明了知识的来龙去脉，引导学生用发展的眼光来学习知识和发展知识。五、关注社会与信息技术的互动性，促成计算思维的提升一方面，技术是应“用”而生的，因为技术的产生和发展本就为了改造社会。另一方面，技术又来源于社会，因为技术的发明本来就是社会运营特征通过发明者大脑的投射而来。因此，引导学生联系社会生活经验来感知、学习新知，运用习得新知去进一步感知更多领域的规律，必能提升学生的学习、运用知识的能力，最终促成计算思维的提升。比如，从Flash元件、班集体组织构架及运营、历史上三次社会大分工等层面，引导学生从生活经验中来认知模块化思想的作用及意义。【课前导学任务】学生自学课本《算法与程序设计》第四章第四节自定义函数（4.4.2函数）部分的内容，同时思考以下三个问题，并尝试用自己的语言进行阐述：什么是“自定义函数”？“自定义函数”有什么用（或者“何时需要使用自定义函数”）？“自定义函数”如何使用？子程序函数子程序函数标准函数自定义函数过程“自定义函数”有什么用什么是“自定义函数”“自定义函数”怎么用精简代码结构清晰利于开发维护抽象调用（函数名、参数）定义【课堂教学的路径】关联性学习关联性学习通过标准函数认知自定义函数的概念及调用。同时关联子程序、子程序的发明。对比性学习通过对比分析出自定义函数的作用，进一步地，了解结构化程序设计的思想。原理性学习通过简单动画学习参数值传递以及计算结果的返回过程。生成性学习分析教材实例的代码，学生通过讨论交流，逐步得出自定义函数关键使用知识。内化性学习通过对哥德巴赫猜想验证程序的改进，初步形成模块化程序设计的思想和方法。学会学习，通过关联将碎片知识系统化。人文底蕴，用故事化的文化使学生用发展的眼光看待知识与学习，并增进对学习客体的兴趣。计算思维，通过对比归纳出自定义函数的直观作用，同时，尝试用模块化思想来分析生活实例。人文底蕴，用Dijkstra的故事使学生了解结构化程序设计，并从理论层面强化自定义函数的作用。计算思维，通过抽象（分析重复代码、提炼参数）、符号化（如何调用自定义函数）、形式化（根据调用需要定义函数中的语句块），在解决问题的过程中内化模块化程序设计的思想。什么是“自定义函数”“自定义函数”有什么用“自定义函数”怎么用【教学过程】环节过程及内容“自定义函数”的概念1.学生根据课前自学内容，思考并回答问题“什么是自定义函数”2.教师依据学生回答，结合学生既有的对标准函数的认知，引导学生形成对“自定义函数”的概念性认知。同时，提醒学生，要学会关联性学习，将碎片的知识系统化，提高学习效率。3.让学生思考“为什么叫函数？”，依次简要展开函数、过程、子程序的系统了解。同时，在了解子程序的发明历程中感受IT精英文化，并且能用发展的眼光去学习知识、产生知识。“自定义函数”的作用1.学生根据课前自学内容，思考并回答问题“自定义函数有什么用”2.教师对学生回答进行引导、纠正，并通过体验活动帮助学生从现象对比中形成具体化的结论（教师事先将课本中“计算二月天数”例子的代码进行完善，并形成“采用自定义函数”和“不采用自定义函数”的两个程序，从代码的精简程度、程序结构清晰度展开比较）。3.引导学生将具体化的作用上升到理论高度——结构化程序设计，结合结构化程序设计之父——Dijkstra的贡献，了解计算机科学相关的故事，拓展学生的学科视野。“自定义函数”的执行原理1.结合前面给出的“计算二月天数”（采用了自定义函数）课本实例程序代码，用PPT路径动画模拟演示自定义函数的执行过程和原理，使学生今后能基于核心原理的理解去抽象、分析、应用自定义函数2.计算思维的显性感知。依托教师PPT中给出的例子，引导学生通过回忆、思考，用现实生活、学习实例来描述模块化思想的应用。使学生在今后学习中能有既有的经验帮助自己学习新知，同时也能用习得的知识去解释世界、设计系统改造世界。“自定义函数”的应用基于“哥德巴赫猜想验证程序”展开自定义函数的应用：1.抽象。在师生共同讨论算法基础上，根据程序代码观察、分析、归纳出采用自定义函数的必要性及模块内容，该部分还包含参数的提炼和抽象2.符号化。采用自顶向下的思想，在设计函数名称、参数名称基础上，引导学生得出自定义函数的调用方式3.形式化。根据逐步细化的原则，引导学生细化、整理自定义函数的定义（函数头、参数定义、函数语句块）课堂小结今天我们学习了“自定义函数”的概念、作用及使用方法，同时，希望我们能在学习这些知识的过程中，能进一步地感悟、并逐步学会下列思维方法：1.关联性学习，使自己的知识系统化2.发展性学习，让自己能在知识的发展历程中深度理解知识，并能逐渐去创造知识3.迁移性学习，能有意识地用既有知识和经验去学习、解释新知和外面的世界。【附注】1.学生发展核心素养，是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，综合表现为9大素养，具体为社会责任、国家认同、国际理解；人文底蕴、科学精神、审美情趣；身心健康、学会学习、实践创新。2.高中信息技术学科核心素养（1）信息意识。信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。具备信息意识的学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当方式获取信息与处理信息；能敏锐感觉到信息的变化，获取相关信息，采用有效策略对信息来源的可靠性、内容的准确性、指向的目的性做出合理判断，对信息可能产生的影响进行预期分析，为解决问题提供参考；在合作解决问题的过程中，能与团队成员共享信息，实现信息的最大价值。（2）计算思维。运用计算机科学领域的思想方法形成解决问题方案的过程中，所包含的一系列思维活动即计算思维。具备计算思维的学生在信息活动中能够采用计算机可以处理的方式界定问题，抽象问题特征，建立结构模型，合理组织数据；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用算法设计解决问题的方案；总结利用计算机解决问题的过程与方法，并将其迁移到与其相关的其他问题解决之中。（3）数字化学习。数字化学习是指个体通过评估和选择常见的数字化资源与工具、有效管理学习过程与学习资源而完成学习任务的能力。具备数字化学习能力的学生能够认识到数字化学习环境的优势和局限，适应数字化学习环境，养成数字化学习的习惯；掌握相关的数字化学习系统、学习资源与学习工具的功能和使用方法，并运用其从事自主学习、协同