基于图形化编程的高中算法教学研究

论文摘要

算法是计算机科学的核心,设计算法的过程是一个思维的整理过程,是一个精确化、条理化、逻辑化的过程,因此算法有利于促进学生的思维。但是高中算法与程序设计内容难教、难学。随着图形化编程语言（G-语言）得到越来越多的关注,笔者提出了基于图形化编程方式下学习高中算法与程序设计教学内容的假设,探索了在图形化编程方式下的教学框架,充分挖掘出图形化编程工具的教育应用潜能和使用方法,为教师提供借鉴与参考。基于此,本论文主要完成了以下几个方面的工作:第一,详细阐述了图形化编程工具的定义、特征,同时介绍了图形化编程工具的使用方法。第二,对高中算法与程序设计课教学现状进行了调查与分析。第三,在理论梳理的基础上笔者设计了基于图形化编程的高中算法教学框架,并探讨了此教学框架下的各教学要素。第四,本文通过准实验对理论构想进行检验,给出了图形化编程方式在算法教学中的有效性分析,并且对实验中所发现的现象进行了解释。实验发现:图形化编程方式有利于培养学生的逻辑思维、解决问题的能力以及学习的兴趣。图形化编程方式比传统代码编程方式更有利于高中生的学习保持。图形化编程方式比传统代码编程方式更有利于高中生的学习迁移。第五,笔者与学科教师共同应用此教学框架设计教学过程,进行教学实践,检验其在真实教学中的效果。最后,本论文对实验及教学实践进行了总结,探讨了未来的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 新课改对教师提出了更高的要求
• 1.1.2 读图时代重视知识可视化
• 1.2 研究的问题
• 1.2.1 研究问题的提出
• 1.2.2 概念的界定
• 1.3 研究目标与研究意义
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 研究框架与研究方法
• 1.4.1 研究框架
• 1.4.2 研究方法
• 第2章 研究基础
• 2.1 图形化编程思想的产生
• 2.2 图形化编程语言的概念及特征
• 2.3 理论基础
• 2.3.1 认知负荷理论
• 2.3.2 建构主义的用技术支持学习观
• 2.3.3 加涅的教学设计理论
• 2.4 适合青少年的图形化编程工具
• 2.4.1 Scratch
• 2.4.2 Robolab
• 第3章 高中算法与程序设计课教学现状的调查分析
• 3.1 算法与程序设计课的意义及大纲要求
• 3.2 高中生对算法教学的认识和态度情况的调查与分析
• 3.3 教师对算法教学过程中的困惑调查
• 第4章 基于图形化编程的高中算法课堂教学框架
• 4.1 基于图形化编程方式的宏观教学框架设计
• 4.1.1 宏观教学框架模型
• 4.1.2 算法课的教学前分析
• 4.1.3 算法课的教学活动设计
• 4.1.4 算法课的教学评价
• 4.2 基于图形化编程方式的微观教学框架设计
• 4.2.1 微观教学框架模型
• 4.2.2 微观教学框架各要素分析
• 第5章 图形化编程与传统代码编程的对比实验
• 5.1 问题的提出
• 5.2 实验条件的界定
• 5.3 实验评价方案设计
• 5.4 实验结果与分析
• 第6章 基于图形化编程的高中算法课教学案例
• 6.1 教学案例一
• 6.1.1 设计思路
• 6.1.2 教学对象
• 6.1.3 教学目标
• 6.1.4 教学过程
• 6.2 教学案例二
• 6.2.1 设计思路
• 6.2.2 教学对象
• 6.2.3 教学目标
• 6.2.4 教学过程
• 6.3 作品展示
• 6.4 案例分析
• 第7章 总结和展望
• 7.1 本论文的创新点及研究成果
• 7.2 研究结果对高中算法教学的启示
• 7.3 研究的不足
• 7.4 后续工作及展望
• 附录
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 附件