高中程序设计试题的设计与修改

    孙秀峰

    

    

    

    《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称《标准》）要求普通高中信息技术课程内容要紧扣数据、算法、信息系统和信息社会等学科大概念，培养学生信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动，运用合理的算法形成解决问题的方案，并迁移到与之相关的其他问题的解决中。《标准》中对“必修课程模块1：数据与计算”中的程序设计的要求是：“掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率，掌握程序调试与运行的方法。”这就明确了在这一轮课改中，普通高中信息技术课程需要进行程序设计语言的教学。在众多程序设计的语言中，Python作为一种面向对象的解释型计算机程序语言，具有简单、免费、开源、可移植性的特点，在信息技术新教材的编写时倍受青睐，成为首选。

    在2003版课标实施的十多年里，笔者所在地区的普通高中信息技术选修课程没有选择“算法与程序设计”模块，很多高中信息技术教师也十多年没有教授过程序设计，因此，为了更好地学习和使用新教材，笔者所在地区组织了全体高中信息技术教师Python语言线上培训，在培训时一道关于循环结构的填空题引起了大家的热议。

    ● 试题及参考答案分析

    題目如图1所示，这是一道经典的循环结构程序题。在分析本题答案之前先要了解range（）和print（）两个函数相关的参数含义。函数Range（）格式：range（begin，end，step），如下页表1所示。函数Print（）格式：print（value，…，ep=''，end='＼n'，file=sys.stdout， flush=False），如下页表2所示。

    参考答案为：①1，101;②s+i;③s。分析：①空需要填写的内容为变量i从1穷举到100，故填1，101;根据②空后面的提示，将变量i的值累加到累加器s中，故填s+i;③空就是要填输出累加器s的值，故填s。

    本题的参考答案是教师和学生们很容易思考到的，也符合常规思维，但由于本题设计的填空关联度非常高、Python语言的range（）函数的参数可省略和print（）函数的格式灵活性等特点，教师们经过讨论发现本题除了参考答案外还有许多解，答案不是唯一的，无论是笔试还是机试，教师在批改作业时都会遇到麻烦。

    ● 多解详细分析

    解法1：①空填“1，100，1”或“101”，②、③空不变。

    分析：range（1，101，1）的步长为1，生成1，2，3，…，100的序列，range（101）表示从0开始计数，生成0，1，2，3，…，100的序列，循环执行后变量s中保存的结果是从1到100的和。range（101）多执行一次循环，结果不变;range（1，101，1）跟range（1，101）执行循环次数是一样的。

    解法2：①空填“1，100”或“100”，②空不变，③空填s+100。

    分析：range（1，100）生成1，2，3，…，99的序列，range（100）生成0，1，2，3，…，99的序列，循环执行后变量s中保存结果是从1到99的和，最后通过输出时s变量+100，如此也能求出1到100的和。当然，顺着这种填法，若①空填“99”、③空填s+100+99，输出结果也是1到100的和，如此思路还会填出多种组合的答案来，但缺少理由认为这些答案就是错误的，只是没有充分利用for语句功能而已。

    解法3：①空填“100，0，-1”，②、③空不变。

    分析：range（）函数的步长参数可以为负数，生成的序列为倒序。例如，range（100，0，-1）生成从100至1、间隔为1的连续递减的等差数列序列100，99，98，…，2，1，从而求出从100到1的和。有时我们逆向思考，采用倒序也是解决问题的好方法。

    解法4：①、②空不变，③空填“'和='，s”或“"和="，s”等。

    分析：print（）函数可输出多个value，value可以是数值也可以是字符串等，若加上字符串可清晰地显示输出的值是什么的结果，如此解输出为“和=5050”，结果指向性更明确。因为字符串的值可以任意选取，以及print（）函数可以设置“sep=''”等多个参数，所以③空还能填出许多种答案，如print（s，sep=''）等。

    解法5：①、②空不变，③空填“5050”。

    分析：高斯巧妙地用（1+100）×50很快就把本题结果计算出来了，如果有学生在③空就填“5050”，是正确还是错误呢？因为本题是计算1+2+3+…+100的和，程序不需要输入，程序结果是什么也是已知的，程序运行后结果显示也是正确的，如此填写很难确定是对还是错。当然，如果学生要这样填，只是本题程序运行结果显示正确，但并没有充分理解累加器s的作用，也没有理解程序设计的基本流程，不利于培养计算思维，也不利于分析和理解算法，所以教师在教学过程中需要加强算法引导防止此类现象发生。

    ● 试题修改及解析

    由于在设计本题的题干时，填空的限制条件相对宽松，导致多解，综上分析，为使答案具有确定性，从而更好地培养学生的计算思维和编程能力，也方便教师讲解此题和批改作业，可进行如下几种修改。

    修改1：若填写参考答案的结果，可增加题干限制性说明（如下页图2）。

    解析：增加两处限制说明，学生解题时方向清楚，答案也就明确，考查学生的“双基”。

    修改2：调整填空项（如下页图3）。

    解析：将变量i的取值范围和输出固定，这样设计的填空既考查了学生Python语句的基本知识，又训练了学生的计算思维，培养了学生分析问题的能力。

    修改3：设计成一道单项选择题，或设计成一道多项选择题。

    设计成单项选择题时，选项可设为：

    A. ①1，101? ②s+i? ③s

    B. ①1，100? ②s+i? ?③s

    C. ①1，100? ②+i? ?③s

    D. ①1，101，1 ②s+i? ③i

    设计成多项选择题时，选项可设为：

    A. ①1，101? ②s+i? ③s

    B. ①101? ?②s+i? ③s=，s

    C. ①100，0，-1 ②s+i? ③s

    D. ①100? ? ②s+i? ③s

    多项选择题四个选項中有A、B、C为正确选项，若题干改为选择一个错误选项，那本题就变成一道单项选择题。

    解析：由填空题改为选择题既考查了学生掌握相关知识点的熟练程度，也考查了学生的必备能力。

    ● 设计试题的思考

    1.研究课程标准

    课程标准是新课程改革的“魂”。《标准》明确了“高中信息技术学业评价一般包括纸笔测试、上机测试等方式”的评价方式，纸笔测试和上机测试各有所长，适合不同的评价内容和目标，应相互补充、综合运用。《标准》指出：纸笔测试的效率较高，在设计测试试卷时，要适度设置和增加要求学生通过理解和探究来解决的开放性题目，如问题解决分析等，以拓展纸笔测试在评价内容和评价目标等方面的广度和深度。上机测试可以评价学生使用技术工具的熟练程度，能够考查学生利用信息技术解决问题的能力。本轮改革没有考试大纲，只有通过不断地学习《标准》、学习不同出版社的新教材，才能掌握新课程改革的基本理念，才能科学地设计每一道题。

    2.储备知识

    “要给学生一杯水，教师要有一桶水”，同理，“要想出好一道题，需要储备十道题”。例如Python的知识储备，教师们可通过自学或MOOC、直播课学习，掌握语法规则，提升自身的编程能力和编程技巧，遇到问题时可在教研组或主备课活动时跟同事们研讨，也可通过QQ、微信群及时交流探讨，以达到熟练掌握和深刻理解的程度。知识储备丰富了，才能够设计出新颖、巧妙、表述严谨的试题。