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中学生算法理解水平和课程难度的研究

作　者: 李巍
导　师: 秦德生
学　校: 东北师范大学
专　业: 学科教学
关键词: 算法算法理解水平课程难度
分类号: G633.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着信息技术的不断发展以及计算机和我们生活的联系越来越密切,作为计算科学重要基础的算法越来越受到重视。过去算法只是针对数学专业开设,但很多国家早已意识到算法知识的重要性,将算法编入中学课程,把算法作为一种基本的数学素养来培养。我国教育部也在2003年4月出台了《普通高中数学课程标准(实验)》(以下称为《课程标准》),在本次高中的新课程改革中一个极其重要的部分就是将“算法初步”作为必修内容被列入必修模块的必修3中,并且用独立的一个章节来介绍算法,可见重视程度。“算法初步”对于老师和学生来说都是一个崭新的内容,以前并没有接触过,也就是并没成型的经验可以借鉴。随着新课程的施行,虽然教师对于算法知识的了解逐步加深,但是很多教师还是对这部分的内容的设置有很多质疑。本文试图通过量化的方法来分析中学生算法的理解水平的差异,并通过难度模型来对高中数学教材与信息技术课教材中的算法课程的难度进行对比,希望能对奋斗在一线的教育工作者一些帮助,也希望给教材的编写者提供一些依据。本文主要结论:(一)中学生算法理解水平的差异性1.所研究的四个年级学生对“直接运算”和“抽象概括”水平上没有差异。2.初二与高一、高二年级之间,初三与高一、高二年级在“表示”水平上差异十分显著,对于处在这一水平的算法理解初中学生明显低于高中学生。其中在用自然语言来表示和分析算法,以及程序框图分析和表示顺序结构上四个年级学生之间并没有差异,而在程序框图分析和表示条件结构和循环结构以及分析和表示算法的程序语言上高中和初中学生之间是有差异的。3.初二与高一、高二年级之间是存在显著性差异的,即相邻的两个年级之间的对于分析和建立模型的理解水平相差不多,但是隔年级的学生还是有明显差异的。(二)算法教材难度的对比研究1.对于“算法概念”这部分内容,数学课难度略低于信息技术课,这是由于这两门课中平均课时的内容量相同但是平均课时的目标要求信息技术课要稍高一些。2.在“算法程序框图和自然语言表示算法”方面数学课中的总体难度稍小,这主要是由于虽然数学课中目标要求(课程深度)较高,但是课时安排的稍多,可比深度就相对信息技术课略低,从而降低了这部分内容数学课中的难度。3.在“算法程序语言”方面数学课中的难度高于信息技术课,因为虽然知识点(课程广度)涉及的并不多,目标要求(课程深度)也并不高,但由于课时安排比较紧造成了这部分内容的难度较大。4.对于“算法案例”这部分内容,数学课难度略低于信息技术课,平均课时知识点要求(可比广度)上两门课基本上相同,平均课时目标要求(可比深度)数学课较低,但如果数学教师不能详细准确解读《课程标准》,就会给这部分内容加大难度。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章引言  10-13
  一、研究背景  10
  二、研究问题  10-11
  三、研究目标  11
  四、研究意义  11-13
第二章文献综述  13-17
  一、算法的界定  13-14
  二、教学实施方面  14-16
  三、教材比对方面  16-17
第三章研究过程与方法  17-20
  一、研究思路与基本框架  17
  二、被试选择  17-18
  三、实验数据分析方法  18
  四、问卷设计  18-19
  五、研究限制  19-20
第四章中学生算法理解水平的差异性分析  20-27
  一、中学生算法理解水平的总体分析  20
  二、四个年级在“直接运算”和“抽象概括”水平上的差异性分析与结果  20-21
  三、四个年级在“表示”水平上的差异性分析与结果  21-25
  四、四个年级在“模型”水平上的差异性分析与结果  25-27
第五章算法教材难度的对比研究  27-35
  一、算法概念  27-29
  二、程序框图和自然语言  29-30
  三、算法语句  30-32
  四、算法案例  32-35
第六章主要结论与反思  35-38
  一、主要结论  35-36
  二、算法课程设置的建议  36
  三、“算法初步”模块部分内容转移到初中数学课程中的意义  36-38
参考文献  38-40
附录 1：算法的调查问卷  40-45
附录 2：算法思维层次问卷的评分规则  45-48
致谢  48

中学生算法理解水平和课程难度的研究

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