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用编程的思想 提高学生解题能力的实验研 究 方 案 （初稿）永川市来苏中学课题组一 问题的提出对新课程改革基本走向和趋势的研究，形成一个基本观点:“课程与现代信息技术结合，赋予课程以新的内涵与时代特征。”目前，许多学校已将计算机多媒体硬件和幻灯片、FLASH等软件与课程教学相结合，丰富教师的教学手段，使教学具有多样性、直观性，改善了教与学的效果。但这些都属于表面层次的整合,是否还有更深层次的整合呢?在信息技术教材中有这样一段描述:“信息技术的核心是计算机，计算机的灵魂是编程”。那么，我们能否将计算机编程的思想方法移植到教育教学中来，提高学生的解题能力，提高教师的教学水平呢？二 课题的界定1、核心概念：编程：分析实现最终目标所涉及的相关对象元素之间的关系，建立模型，设计一个解此模型的流程图或表达式，确定最佳的方案，最后对这些方案进行测试、调整直至最终解答。整合：通过把不同的事物或物质,使他们相互渗透，相互交互,共享资源结合在一起,也叫集成一起,让他们通过结合发挥最大的价值。不管是普遍意义上好的、坏的事物都有其存在的价值，把它们的价值有机的结合在一起，使本来无意义的事物变得有意义起来，让这些单一的，看来无意义或意义不大的事物获得超值的效果。三 研究的思路（一）分析与教学成绩相关对象元素之间的关系 “教育研究方法的最高层次是马克思主义认识论和逻辑方法。” 因此，要知道学生的解题能力与哪些对象有关，就应对学生解决问题的过程有正确的认识，然后才能用正确的逻辑方法来提高学生的成绩。学生的解题能力是通过什么方式测定的呢？是由测试者对学生解题的过程或答案进行评测的。而学生的答案又是如何得来的呢？是学生对能力测验试题的声音、文字、图形等信息进行加工、判断得来。而学生进行分析、判断的依据是什么呢？是学生在测验前已建构在大脑中的知识信息。一是从教师那里获得的解题方法、解题策略等知识；二是从书中直接或间接获得的知识;三是从现实生活体验形成的情感、态度和价值观等。用图一表示该过程中信息的流程：答案 A成绩或能力黑 箱 存储信息M建构 技能做功 能力测验试题 q知识书籍 B教师 T生活 L信息加工逻辑判断 情感态度价值观 学生大脑图一 （二）为学生的能力测验建立一个得高分的模型从图一可看出答案与逻辑判断、信息加工过程（q，M）A有关。存储信息与知识建构过程（B，T，L）M有关。我们可以假设：如果一个人在考前没有从书籍、教师和生活中获得要考核试题的解法或答案，那么他能在测验时得出正确的答案吗？肯定非常困难。所以要想获得正确答案，应让存储信息里建构有要考的试题、解法。那么，怎样才能让学生的存储信息里建构有要考的试题和解法呢？从物理知识可知，要使学生的大脑存储的信息从无到有，或从少到多，必须要有力的作用，因为力才是改变物体运动状态和形态的原因，没有力的作用，几乎任何事物均无法改变！那么必须用到哪些力才能改变学生大脑里的存储信息呢？结合教学实际，可以得出，学生进行建构的几种方式只有：读、写、听(轻微体力劳动)、思考（脑力劳动）。如果将学习建构看作做功，则可以引进物理学公式：学习所做的有用功W等于学习的力F乘以学习的速度V乘以学习的时间T，即：W=FVT通过引进物理学做功的表达式，可以确定学习做的功与学习的力，学习速度和学习时间是一个标准的函数关系，确定了这种严格的依存关系，可将实验的重点放在如何优化学生学习的力、提高学习速度和科学安排学习时间上。四 因变量、自变量及其评价标准和评价方法因学生每节课学习时间可以测定，学习的速度可以由知识量除以时间确定，而学习时，读、写、听、思考用的力的大小却无法测定，我们可以作这样的规定：单位时间内（1分钟）学生学习建构一个知识（10个字以内）所做的有用功为1焦，则每个学生学习时必须用的最小恒力可以由F=W(VT)得到。因此，本课题的自变量确定为F、V、T，因变量为有用功W和成绩C，且C和W正相关。且学生学习的效率也可求得：= W有/W总五 研究的基础已有的相关成果：1、 所撰写的论文用编程的思想 提高教学成绩的实验研究曾获永川市教委教师论文赛一等奖,并刊登在永川教育科研与实践上。06年，被光明日报社中国近代教育思想文献全文刊载,中国近代教育思想文萃摘其要点收录，并被教之初论文网和龙源文摘转载。2、 05年所撰写的论文用编程的思想 提高学生成绩的实验研究获中央教科所教育信息研究中心“信息技术条件下教育教学成果类”二等奖。六 研究的目标和意义在编程思想的指导下，产生新的研究方法和工具，为学生的学习建构过程建立一个模型，得出了学生学习做功的表达式，提示学生学习建构的实质是一种用力做功的过程，且学生所建构的知识与学习的时间、学习的速度和学习的动力存在一种严格的依存关系。通过对本课题的研究，可以让教师明白一个道理，教师应从以下三个方面进行研究：1怎样安排学生学习的时间，2怎样激发监控学生学习的力，3、怎样提高学生建构的速度。七 研究的方法和对象1、本课题研究采用实验研究、对比研究、定性研究和定量研究为主，同时辅之以经验总结法、调查法和统计等研究方法。2、研究对象：语、数、外教师及所任教的班级。八 研究的主要措施（1）用自制课件让实验班的学生明白：成绩由答案决定，答案与记忆信息、读入的试题、信息加工和逻辑判断有关。解题过程中信息在大脑里加工、判断的步骤和方法。知识量与学习的力、学习速度和学习时间之间的依存关系。如何与教师合作，建构大脑长时记忆中的问题、解法或答案集合。如何建构问题的加工法则（2）运用控制论的观点处理信息在各对象元素之间的流程与学科教师合作收集整理好学生需要建构的问题、解法或答案集合控制学生知识建构的过程强化学生掌握问题加工的法则通过测试，收集实验的反馈信息根据反馈信息，调整实验不足之处。九 研究步骤1、准备阶段(2003年9月2006年10月)课题组成员认真学习有关教育理论，收集教学实践中的有关资料。成果形式：实验研究报告、实验方案、课件2、探索试验阶段(2006年10月2008年2月)课题组针对调查总结情况，对学习过程和教学过程进行定性和定量研究，探索教与学之间的规律，寻求实际教育教学的理论依据。成果形式：研究报告3、总结阶段(2008年3月2009年6月)对课题研究资料分类整理，完成研究报告，申请有关部门验收、结题。成果形式：研究报告及各种经验总结4、实验推广阶段（2009年2月2010年6月)十 领导和管理机构1、课题领导小组及职责：课题组组长：谭周杰课题副组长：刘文刚 谢祥远成 员：胡明华、王资强、胡光彬、张永强、王显梁 职 责：a提供宽松的教育科研环境，营造良好的教育科研氛围，保障教育科研的经费的顺利投入；b有计划地组织教师参加各级教育科研活动及业务学习；c抓好实验课题的立项、申报工作，指导课题组开展教育科研活动，加强教育科研的过程管理。2、课题研究组织及职责：课题负责人：张发东参研人员：成兰、杨文彬、黄华刚、张文友等部分教师职责：a拟定课题实验的计划、实施方案等，全面负责课题的阶段性实施，作好小结、总结工作，有计划地组织课题实验的研讨活动；b制定教育科研的考核制度，并负责对教师的教育科研进行考核；c根据课题研究的要求，高质量地搞好课题资料的收集、管理工作，规范其档案管理；d指导并参与课