《高级语言程序设计》 教学设计典型案例2 苏小红

-11-1．教学设计样例说明1.1零基础班的教学设计课程题目《高级语言程序设计》课时数48学时授课题目循环及应用-1授课对象计算机和电信大类专业——零基础班学生开课时间大一秋季学期学情分析循环是程序设计的重要基础，零基础班的学生普遍存在知识接受慢、缺少编程基础的特点，但学生的学习意愿强烈，课堂组织需要精讲多练、兼顾能力提升。学生在具备了表达式及分支语句等基础知识的基础上，如何理解循环的执行及控制，并利用循环解决实际问题是授课难点。循环与分支相结合体现出程序设计的逻辑思维，尤其需要教师进行透彻的讲解，学生携机实练。教学目标作为一种控制方法，循环在程序设计语言中广泛应用，是程序设计的重要基础。针对实际问题如何利用循环实现较为复杂的程序控制，是本节课的关注焦点。本课程讲授的内容截取自“循环控制结构”，是这一章中的重点内容。教学目标包括：1)知识层面：通过课堂讲授与编程实际训练，使学生掌握循环控制结构问题的三种基本形式，理解循环的执行过程，掌握循环的控制方法。2)能力层面：能够准确评判循环的应用背景，并正确的编写循环程序。3)应用层面：能够针对应用中的实际问题给出恰当的循环控制语句，并编程实现。4）思政层面：借助循环周而复始、持之以恒的特点，引申出“成功贵在坚持、绝非一蹴而就”。5）专业融合层面：永真循环的实际应用→单片机流水灯控制实例教学思想注重循环这一重要的控制结构的显著特点，着重训练严谨的逻辑思维与熟练的应用技能；贯彻“启发式”、“问题式”、“类比式”的教学原则。在不断深入的问题中引导学生渐进式的理解循环控制结构的多种形式，由浅及深的引导学生逐步掌握循环的应用背景及控制方式。强化“趣味性”、融合“专业性”的教学方式。从生活中的实例“跑圈锻炼”着手，与循环控制的三种方式巧妙联系起来，使课堂变得生动、幽默感十足。引入“学生成绩管理系统”、“单片机流水灯控制”等实例，融合专业性的同时，加强教学过程的趣味性，达成快乐学习的效果。教学重点和难点教学重点熟练掌握三种循环语句的区别与各自的适用场合；熟练掌握循环的控制方法；熟练应用循环来编写程序，解决实际问题。(2)教学难点①如何理解循环的执行及控制；②如何利用循环解决实际问题。教学方法和策略(1)本学时的教学以教师讲授、学生实际动手编程为主，边讲边练，注重培养学生计算思维和实际编程能力；(2)采用形象式教学法。通过日常生活中的跑圈锻炼引出循环的三种控制方式以及三种循环语句：即do语句、while语句和for语句。(3)渐进式引入学生成绩管理系统、单片机控制流水灯等程序的展示，使学生看到永真循环的具体应用，进一步与专业相融合，增加专业融合性。教学内容与过程（节奏与节拍）通过之前章节的学习，学生掌握了分支的基本知识，了解到程序向前推进的过程中，它的走向并不总是“一条直路跑到黑”，不仅有条条岔路口，还会遇到“绕圈圈”的时候，由此，学生对程序控制结构的掌握可以由分支自然过渡到循环。引子：从大量数据输入的需求引出循环的概念。这一节拍较快，让学生体会到循环是解决重复性工作的“利器”即可。第1节拍：给出循环的概念，接下来抛出一个问题：既然循环是周而复始地做某些事，那么，如何才能让循环停止呢？即如何有效地控制循环，让它能在恰当的时候及时退出，不再“绕圈圈”。由此，给出跑圈锻炼的例子，并引出循环的三种控制方式以及三种循环语句：即do语句、while语句和for语句。这一节拍要慢，给学生留下深刻的三种循环的控制方式及循环语句的特点。【教师讲解】例如，一个人跑圈（循环）何时才能停止呢？第一种情况：感到累了，就可以停下来。不同的人，感到累的情况不同，有的人跑2圈就累成了狗，而有的人跑10圈还很轻松，所以当循环的次数（圈数）不确定时，可以使用条件控制，典型语句是do循环和while循环。接着介绍第二种情况：不管累不累，只要跑满10圈就可以停下来。这里使用的是计数方式，对应的典型语句是for循环。要重点介绍for语句中循环控制变量的使用方式。【教师提问】这时要向学生提问，当循环结束时，循环控制变量的取值情况？根据大多数学生的回答，判断对for语句的掌握情况。【教师讲解】介绍第三种情况：不管累不累，也不管跑了多少圈，只要看到终点拉起了红线就可以停下来，这里使用的是标记控制方式，对应的典型语句是for循环、while循环。要重点介绍标记变量的特点及使用方式，要特别强调标记变量初值的含义、在循环中必须要有针对某一特定条件修改标记变量的操作，并由此简单回顾if语句的知识。第2节拍：正常节奏，举例讲解三种循环语句的区别，并通过这一例子总结出循环语句的两种形式：执行力强的循环语句和检查严格的循环语句。【教师提问】这时要向学生提问，将do语句改成while语句，程序运行结果是否不同？根据大多数学生的回答，判断对do语句和while语句的掌握情况。第3节拍：介绍永真循环及其使用，节奏稍慢，给学生理解时间。这里需要仔细讲解以下几件事：永真循环的特点，如何跳出永真循环空语句、循环为何可以用于延时永真循环举例【专业融合】课堂给出的两个实例主要起到两个作用：1）首先，学习完C语言课后编写一个小型管理系统是计算机专业大一学生的必备技能。其次，“学生成绩管理系统”能让学生对C源程序有一个整体观，让学生尽早了解自己今后要写的程序，至少要象这个样子。并由此开启函数的面纱，为后续课程内容打好铺垫。这个例子中着重关注常用的菜单控制如何实现（永真循环的使用）？2）电信专业的学生今后会较多地接触单片机，“单片机流水灯控制”让学生明白利用C语言编程可以做更多的事，例如可以循环点亮接在单片机P1端口的8个共阳极连接的发光二极管，呈现流水灯的美妙效果。（这个例子也涉及到了函数的使用，多次预热函数）第4节拍：循环及分支的编程综合举例，巩固分支语句、循环语句的典型应用。【教师讲解】给出一个综合性编程实例，与学生共同思考问题，得出解决问题的思路，明确程序框架，让学生自己动手编写程序。【学生编程】针对解决思路中的两个步骤，分别编写代码，要给出一定的时间。【总结探讨】此例对应的一类问题：未知位数的整数数位分离；此类问题属于逆推问题——另一个解决方法是递归（为递归铺垫）。该问题还可以使用数组解决，并留给学生课后探索（为数组铺垫）。尾声：如何利用循环解决一些数学计算问题？循环可以再套循环吗？如何生成下面这些精美的图案？让学生课后思考，为多重循环及其应用埋下伏笔。教学评价通过本部分的学习学生应该能够熟练的掌握哪种情况下使用何种循环语句；学生应该能够熟练快速的完成循环程序的编写，深入的理解循环的执行过程及控制方法。通过上机题目的完成效果和速度，能够直接反映学生的理解和掌握程度。课程资源(1)电子教案PPT；(2)授课视频:/spoc/course/HIT-1460761169(3)习题系统：/train/预习任务与课后作业预习下一节：循环及应用-2；课后习题：习题系统中标签为“循环”的习题。教学活动照片1.2标准班的教学设计课程题目《高级语言程序设计》课时数48学时授课题目字符串及其应用授课对象计算机和电信大类专业——标准班学生开课时间大一秋季学期学情分析字符串是程序处理文本信息的重要手段，是学生学习C语言必须掌握的一个重要知识点。标准班的学生编程基础比零基础班好、接收知识更快。课堂组织需要精讲精练、兼顾挑战度及能力提升。学生在具备了字符串及数组等基础知识的基础上，如何使用字符数组、栈及指针解决实际问题是授课难点。教学目标本节的教学目标包括：1)知识层面：通过课堂讲授与编程实际训练，使学生掌握循环字符串处理的两种常用方法。2)能力层面：能够正确的编写字符串处理程序，掌握字符串处理的常用算法和数据结构。3)应用层面：能够使用字符数组、栈及字符指针解决实际问题，并编程实现。4）思政层面：借助字符串处理，引申出“生活不只是眼前的苟且，还有编程、诗和远方”，在欣赏优美诗文的同时，完成编程，并让学生动懂得时光不能倒流，要珍惜时间。5）专业融合层面：深度优先搜索+广度优先搜索算法初探教学思想注重字符串及其应用的实际训练，严谨的逻辑思维与熟练的应用技能；采取“场景式”、“问题式”、“类比式”的教学方法。采取搭梯子式、由浅入深逐步提高问题的挑战度。从现实生活中挖掘“趣味性”、融合“专业性”、辅以“思政教育”的教学方式。从生活中的诗词着手，与字符串处理巧妙联系起来。从写给母亲的微情书“你还在我身旁”引出“时光不能倒流”，启发学生要珍惜时间，进而引入字符串逆序实例。从我国传统优秀文化中的回文诗引出判断回文字符串的程序实例，增强学生的文化自信。从破解藏头诗引出藏头句“牢记初心”。最后，引入“迷宫游戏”实例，添加音乐效果，融合深度优先和广度优先搜索算法，加强教学过程的趣味性，达成课程思政的效果。教学重点和难点教学重点熟练掌握字符串的常用处理方法；熟练掌握栈的原理及使用；熟练编写字符串处理相关程序，解决实际问题。教学难点①如何理解栈的原理及使用；②如何利用栈解决实际问题。教学方法和策略(1)本学时的教学以教师讲授、现场编程演示、学生实际动手编程练习为主，边讲边练，注重培养学生计算思维和实际编程能力；(2)采用形象式教学法，通过中国文学中的诗文引出字符串处理的逆序和回文。(3)渐进式引入游戏设计、栈的原理及应用以及深度优先和广度优先搜索算法的思想，增加专业性。教学内容与过程（节奏与节拍）引子：从一首抒情诗“你还在我身旁”说起，生活中人们希望时光倒流，希望亲爱的母亲还能陪伴在自己身旁。时光不能倒流，但是计算机能够让字符串逆序，生活中不仅是眼前的苟且，还有编程、诗和远方。这一节拍较快，有思政元素的引入，同时还让学生以轻松的心情进入到字符串的学习。第1节拍：给出字符串逆序的子函数代码方法1，接下来配合板书分析字符串是如何实现逆序的？这一节拍要慢，让学生清楚字符串逆序的原理。【教师讲解】方法1：一个字符串“12345”逆序之后就是“54321”，可以看出从它的首尾分别对应互换，所以需要设置两个下标i和j标记当前操作位置。i和j需要相对而行，因此它们两个需要执行i++和j--，这些操作需要多次，因此要配合循环实现。（以上配合板书分析）【教师提问】这时要向学生提问，当循环结束的判断条件是什么？根据大多数学生的回答，判断对问题的理解程度。【教师讲解】继续使用指针做函数参数的实现方法，利用指针的移动实现对应字符的互换。这里需要特别讲清楚“字符指针的解引用”的概念。【学生编程】针对解决思路中的两种方式，分别编写代码，要给出一定的时间。第2节拍：正常节奏，举例讲解利用栈实现字符串逆序的方法，重点强调栈的后进先出的特点，栈的这一特点特别适合字符串的逆序处理。第3节拍：深入介绍Push（）函数和Pop（）函数，节奏稍慢，给学生理解时间。这里需要仔细讲解以下几件事：栈顶指针压栈和弹栈指针的解引用【代码演示】在Codeblocks环境下实际运行程序，边演示边讲解，并引出下一个问题，如果输入中文字符串，是否也能正确处理？【教师提问】输入“百年校庆”，程序输出乱码，这时要向学生提问，哪里出现了问题？自然过渡到下一问题。第4节拍：中文字符串的逆序。【教师讲解】一个汉字需要2个字节保存，与英文字符不同（配合板书）。汉字节弹栈如何解决两个字节的先后问题？第5节拍：回文诗和回文对联。在欣赏苏东坡的回文诗后，引出回文字符串判断的问题。【教师提问】回文与前面的字符串逆序的例子是否有什么联系或者相似之处？【教师讲解】方法1：可以使用字符串逆序，然后判断逆序后的字符串与原字符串是否相等。这里需要注意：字符串相等判断需要使用专门的字符串比较函数方法2：可以借用字符串逆序，但是回文判断不需要互换操作。第6节拍：破解藏头诗。【教师讲解】需要使用二维字符数组保存整首诗，每行存一句。这里需要注意：如何提取每个字符串的首个汉字第7节拍：字符串的应用——迷宫问题。第一阶段：人机交互走迷宫。这里需要注意：getch()和getchar()的区别计算机显示屏的坐标系与数学上的坐标系不同永真循环的使用两性一度提升阶段：如何自动走迷宫？引出深度优先搜索和广度优先搜索，需要运用动画配合理解。进一步提出如何给程序加上音乐？如何从文件读取迷宫地图？这里需要注意：递归算法的实现栈的使用深度优先搜索和广度优先搜索的区别教学评价通过本部分的学习，学生能够熟练掌握字符串的相关处理方法，如逆序、回文；学生能够深入地理解栈的原理及其在字符串处理和游戏设计中的应用。了解深度优先搜索和广度优先搜索的特点及其在迷宫游戏设计中的应用。巧妙地通过诗文相关地程序实例，把字符串处理相关地知识点串联起来，使课程内容富有诗意、趣味性和启发性。在欣赏诗文、增强文化自信的同时学会编程，在设计游戏的过程中享受编程的乐趣。课程资