Chang Chi-Chung 國立大里高級中學 2006.12.20 問題解決教學分享 Chang Chi-Chung 國立大里高級中學 2006.12.20

問題解決單元的教學內容 介紹解決問題的通用流程。 如何清楚地定義與表示問題。 分組討論並提出解決問題的可能方法。 利用資訊工具收集分析問題解決所需的資料。 結果的評估與解題步驟的改善 利用所提出的方法解決問題並用應用軟體檢視其結果。 探討解題步驟改善的可能性，並提出報告說明。

我對問題解決單元的看法 問題解決的方法其實是後設 (meta) 知識。 與問題解決相關的大學資訊專業課程 軟體工程、演算法以及資料結構

問題解決單元的教學重點 協助學生瞭解在解決問題的過程中，如何善用資訊工具。 協助學生瞭解解決問題後，如何具體表達出解決問題的步驟。 思考 解題 結論 評鑑 協助學生瞭解解決問題後，如何具體表達出解決問題的步驟。

幫助思考的資訊工具 流程圖 概念圖 UML Use Case Class Diagram Sequence Diagram

概念圖

UML – Use Case

UML – Class Diagram

可利用之資訊工具 資料蒐集與整理 實際解題 結論與心得分享 搜尋引擎 試算表軟體 繪圖工具 程式語言 文書處理軟體 簡報軟體 Google、Yahoo知識 實際解題 試算表軟體 繪圖工具 程式語言 結論與心得分享 文書處理軟體 簡報軟體

問題解決的通用流程 Be sure you understand the problem. Task Definition 確切地瞭解探究的問題——任務定義 Identify sources of information. Information Seeking 確認資訊資源——資訊搜索策略 Gather relevant information. Location & Access 獲取相關資訊——定位和搜索 Select a solution. Use of Information 選擇一個答案——運用資訊 Integrate the ideas into a product. Synthesis 把觀點整合到作品中——綜合 eXamine the result. Evaluation 檢查結果——評價

解決問題流程教學示例 以「電腦故障」為主題，討論診斷與解決方式 分組討論 發表看法（製作報告） 請學生發表自己解決電腦故障的經驗 教師提示，電腦故障的兩種可能： 硬體 硬體可能的問題有哪些呢？如何確定呢？如何解決呢？ 軟體 軟體可能的問題有哪些呢？如何確定？如何解決呢？ 分組討論 發表看法（製作報告）

解決問題流程教學示例(續) 教師結論，引導學生瞭解解決問題通用的流程 瞭解問題 蒐集資料 提出可行方案 實際解題 結論(綜合) 開始 瞭解問題 蒐集資料 提出可行解決方案 實際解題 是否解決問題 結束 否 是 結論並與他人分享 解決問題流程教學示例(續) 教師結論，引導學生瞭解解決問題通用的流程 瞭解問題 蒐集資料 提出可行方案 實際解題 結論(綜合) 心得分享(評價)

演算法的概念 演算法是用來描述解決問題的步驟 演算法的特性 以文字表達 以流程圖表達 輸入：可以有0個到多個輸入 輸出：至少有一個輸出 有限性：可以在有限的步驟中得到結果 明確性：每個步驟都必嚴謹、唯一，不能有模擬兩可的情況 有效性：每個步驟都必須可以執行

演算法教學示例 以「製作麵包」為例 繪製流程圖 （PowerPoint、Visio） 準備：依特定比例準備好麵粉、發酵粉、糖等原料。 攪拌：將原料放入容器中，充分攪拌。 製作：取一部份攪拌後的原料，柔捏成固定形狀的麵團，直至容器內原料用完為止。 烘焙：將柔捏好的麵團，放入烤箱，以一定的時間烘焙。 繪製流程圖 （PowerPoint、Visio）

演算法教學示例（續） 說明範例中的演算法特性 請學生練習 其他的範例 歷史的著名問題：一筆畫問題 性質 說明 實例 輸入 可以有0個到多個輸入 製作麵包的材料 輸出 至少有一個輸出 製作好的麵包 有限性 可以在有限的步驟中得到結果 製作麵包的四個步驟 明確性 每個步驟都必嚴謹、唯一，不能有模擬兩可的情況 製作麵包的四個步驟，都很明確 有效性 每個步驟都必須可以執行 製作麵包的四個步驟均能確實做到

善用資訊工具解決問題 資訊工具在問題解決中可能扮演的角色 教學重點 資料蒐集 計算分析統計 模擬 驗證猜測 整理展示 如何選擇合適的資訊工具來解決問題？

善用資訊工具解決問題(續) 問題解決教學中，不可或缺的元素是需要有好的問題 問題有賴各位教師提供與交流 ACM Online 收斂型的問題 計算第 1500 個醜數 發散型的問題 電腦故障的可能原因 籌畫園遊會 問題有賴各位教師提供與交流 ACM Online

善用資訊工具解決問題 教學示例 問題 該如何尋找 條件限制：不可以利用計算工具直接計算出來。 利用 Excel 指導學生利用逼近法算出。 推廣：輸入N，尋找 條件限制：不可以利用計算工具直接計算出來。 利用 Excel 指導學生利用逼近法算出。 精確度 周潔輪的媽媽參加街妨鄰居發起的互助會，而互助會的規則如下： 參加的人總共20人，每人每月2萬元，除第一個月由會首無息標得外，其餘每個月5日開標，最低標金為600元，採外標制。 現在，周潔輪的媽媽想要知道這個互助會能為她賺多少利息？你能幫她計算嗎？

善用資訊工具解決問題 教學示例(續) 問題 把 25 盞燈排列成 5 列 5 行，每一盞燈都附有一個開關，可以切換自己和上下左右共五盞燈的亮、暗(亮的變暗、暗的變亮)。遊戲戲者可以開啟或關閉任何一盞燈的開關，目標是把所有燈都點亮的任務。 教師提供學生 Flash 軟體模擬操作，以更進一步瞭解問題，並進一步解決問題

問題解決的模式 解決問題有沒有模式可循？ 問題解決的可行模式 如何善用模式？ 類似問題：物件導向程式設計是否有固定的模式？ 我的看法：應該是有的。 問題解決的可行模式 嘗試錯誤 簡化問題 特殊化  一般化 類比 分解 歸納分析法 如何善用模式？

問題解決的教學方式示例 分組討論 上台報告 書面報告

教學可能面臨的難題 合適的問題解決範例（教材） 學生對高中資訊科技概論課程的認知（態度） 學生程度（知識） 教學場地（情境） 能否一個範例貫穿整個單元？ 單純講述理論可能過於枯燥。 如何與其他單元結合（程式語言…） 學生對高中資訊科技概論課程的認知（態度） 學生程度（知識） 教學場地（情境）

謝謝各位指教 問題討論與分析