程序設計情境式微課設計與制作實踐

劉波 崔浩 萬平 王森華 李培培

摘要：為了提升學員的計算思維和編程實踐技能，本文以推優(yōu)投票問題為情境載體，采用情境式微課形式講解程序設計課程的相關知識點，通過微課學習引導學員融入計算思維活動中；微課制作過程按照六個步驟具體展開實施，通過創(chuàng)設七個不同情境將問題分析、算法設計、程序編制、運行調試四個計算活動融入情境場景轉換中，使枯燥的知識形象化，在潛移默化中逐步提升了學員的信息素養(yǎng)。

關鍵詞：計算思維；情境式；微課

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）07-0100-04

計算思維是運用計算機科學的基本概念去求解問題、設計系統(tǒng)和理解人類的行為，對軍校學員信息素養(yǎng)的提升有很大幫助。[1]然而，計算思維的形成要經(jīng)歷計算活動知識學習、技能習得和經(jīng)驗遷移過程，需要將理論與實踐進行有效融合，傳統(tǒng)課堂的教學模式較難做到。微課是一種新興的教學手段，具備短小精悍的特點，為學生提供了個性化學習和實踐的新途徑。筆者擬在程序設計課程中采用情境式微課形式講解課程的部分知識點，通過微課學習引導學員逐步融入計算思維活動中，在知識的學習和應用過程中形成綜合的信息素養(yǎng)。

微課的“選型”及內容設定

結合內容和表現(xiàn)形式兩個區(qū)分維度，可將微課分為知識類微課和情境類微課。[2]目前，大多數(shù)教師制作的微課屬于知識型微課，它會選取某個知識點或教學環(huán)節(jié)進行針對性講解。顯然，知識型微課提供的內容是有價值的，但是如果不和具體場景及問題結合，使用起來較為困難，主要表現(xiàn)在學習興趣難調動、學習內容難深入、學習難應用等方面。而情境式微課通過創(chuàng)設情境，能夠快速與當下的應用需求進行對接，通過聚焦特定情境和問題，借助教師的經(jīng)驗萃取知識容易實現(xiàn)技能習得和經(jīng)驗遷移，并且情境來自實際工作，與學習者遇到的問題和挑戰(zhàn)一致，學習內容容易應用到實際工作中，便于提升解決具體問題的能力。因此，情境式微課成為筆者設計微課的首選。

考慮到知識內容的實用性，程序設計課程由于可由抽象模型來解決現(xiàn)實問題，具有理論與實踐相結合的特性，比較適合制作成微課。[3]在內容設定方面，基礎知識側重于語法，單獨制作沒有應用針對性。因此，筆者選擇較綜合的程序結構來創(chuàng)設情境，將基礎知識點鑲嵌在不同情境中，使枯燥的知識形象化，通過情境的轉場將計算思維活動融入問題的抽象、分析、設計、實現(xiàn)及推廣過程，在潛移默化中逐步提升學員的計算思維和編程實踐技能。[4]

情境式微課設計與開發(fā)

開發(fā)情境式微課可按如下頁圖1所示的流程實施。

步驟一：微課教學內容分析。[5]判斷教學內容是否適合運用情境式教學是微課制作的首要任務。在教學內容的選取上，筆者擬挖掘具有客觀需求情境的教學內容。在本文的微課設計中，筆者通過實踐調研，發(fā)現(xiàn)真實生活中的投票問題與課程內容“循環(huán)結構”結合緊密，所以將投票情境制作成微課能夠緊扣教學內容，便于知識點的剖析和重點、難點的展開。

步驟二：微課學習特征分析。[6]要想達到較好的教學效果，需要認真思考學習者的學習風格?？紤]到課程的授課對象為軍校本科學員，他們具有較高的自學能力，對新生事物好奇心較強，學習態(tài)度較為積極，因此，微課情境可設定為學員認識實習、演習或者未來工作情境，情節(jié)設定達到或者接近學員的認知水平，更能迎合他們的喜好產(chǎn)生共鳴。

步驟三：微課教學過程設計。教學過程設計主要指將教學內容與情境相融合的設計過程。在本文微課的設計中，筆者創(chuàng)設了“紅四連”推優(yōu)投票的情境，將數(shù)據(jù)結構、算法的概念融入投票分析情節(jié)，通過啟發(fā)思考，引入循環(huán)結構及相應特征（即有始、有終、有變化）來抽象描述投票過程，引入多分支選擇實現(xiàn)多候選人的計票，通過轉場將各知識點串聯(lián)起來，讓情節(jié)始終圍繞教學目標而展開，真正做到“寓教于境”。

步驟四：微課情境腳本設計。情境腳本是微課情境轉換的大體框架。在本文微課設計中，筆者采用對話及圖文結合的方式將鏡頭順序、動作、情節(jié)變化等一系列場景過程可視化，具體實例如下。

場景動畫設計中的出場人物：學員A、教員B。

故事情節(jié)描述：軍校學員A從部隊實習回校，找到程序設計教員B請教問題，教員根據(jù)問題引導思考分析，解決問題，編程實現(xiàn)。

場景描述：教員B辦公室外，學員A報告后進入辦公室。

對話設計：

A：（門外立正）報告！

B：請進，是小明同學啊，從部隊實習回來了？怎么樣？收獲大嗎？……

轉場設計：B拿張白紙，白紙放大到全屏，切換到PPT知識點描述。（后續(xù)轉場包括動畫投票場景再現(xiàn)、問題分析場景、算法描述場景、程序實現(xiàn)場景、現(xiàn)實應用場景等）

步驟五：微課素材收集。教師依照情境腳本的設計，搜索微課制作中需要用到的各類素材。在本文的設計中，筆者將“循環(huán)結構”相關的教學設計、教學PPT及教學視頻、教學圖片收集起來進行分類整理。此外，本文的人物設計需要符合軍校學員的身份特點，因此，針對角色筆者也選定了幾組造型和服飾供學生參考選用（如圖2）。

步驟六：微課編輯合成。本文設計中通過合成軟件AE建模制作動畫場景和人物，通過Camtasia Studio錄屏設計程序運行及結果顯示過程，通過PS圖文合成展示實際應用場景，通過配音錄制對話旁白，然后整體編輯加工合成（添加背景音樂和字幕），最后導出成視頻。

“循環(huán)結構程序設計”情境式微課開發(fā)實踐

通過對投票問題與循環(huán)結構結合的可行性分析，筆者將循環(huán)結構程序設計中基本的計算思維活動，包括問題分析、算法設計、程序編制、運行調試等四個主要活動貫穿于情境場景轉換過程中，設計了七個情境及相關分鏡頭來實現(xiàn)對“循環(huán)結構”關鍵知識點的講述和應用。

情境一：學員歸隊請教問題場景。

場景描述：教員B和學員A辦公室對話探討問題；

對話描述：軍校學員A從部隊實習回校，向程序設計課程教員B請教“紅四連”推優(yōu)投票問題。

情境二：“紅四連”推優(yōu)投票場景。

場景描述：“紅四連”不記名推優(yōu)投票，3名戰(zhàn)士參選（不記名投票）；

旁白描述：全連120名戰(zhàn)士上臺投票，專人唱票，（分鏡頭）畫面展示重復工作與程序設計中循環(huán)結構關系。

情境三：教員B分析投票過程場景。

場景描述：教員B分析不記名投票過程，聯(lián)系程序設計課程循環(huán)結構；

對話描述：數(shù)據(jù)結構和算法概念，不記名投票數(shù)據(jù)表示，（分鏡頭）電腦投票，（分鏡頭）傳統(tǒng)唱票，（分鏡頭）電腦計票，（分鏡頭）投票結束，（分鏡頭）聯(lián)系循環(huán)結構。

情境四：“循環(huán)問題”算法流程展示場景。

場景描述：教員B分析循環(huán)問題算法流程以及循環(huán)體和循環(huán)變量；

旁白描述：（分鏡頭）循環(huán)體的概念，（分鏡頭）循環(huán)控制變量三要素——有始、有終、有變化，（分鏡頭）循環(huán)結構，（分鏡頭）啟發(fā)學員設計循環(huán)結構。

情境五：學員A和教員B共同完成投票計票循環(huán)結構設計場景。

場景描述：學員A分析投票問題的循環(huán)體和循環(huán)控制變量，教員B將多分支計票引入循環(huán)體設計；

旁白描述：（分鏡頭）學員A找到循環(huán)體——反復給候選人計票的過程，（分鏡頭）學員A找到循環(huán)控制變量——保存當前輸入代號的vote變量，（分鏡頭）學員A找到三要素——輸入代號、設定投票結束的標記、再次輸入代號，（分鏡頭）教員B引入多分支計票設計，（分鏡頭）教員B闡述完整的循環(huán)結構流程圖。

情境六：程序實現(xiàn)展示場景。

場景描述：學員A編程實現(xiàn)循環(huán)結構并用控制臺界面輸出投票結果，教員B用圖形界面輸出投票結果；

旁白描述：（分鏡頭）學員A鍵盤錄入C語言代碼，調試運行，（分鏡頭）學員A輸入候選人代號，輸出結果，（分鏡頭）教員B用圖形界面程序顯示投票過程，（分鏡頭）投票結束，圖形界面放大顯示計票結果。

情境七：教員B和學員A聯(lián)系實際應用場景。

場景描述：學員A講述網(wǎng)頁投票系統(tǒng)，學員A手機投票App；

對話描述：學員A講述實際應用存在的問題，（分鏡頭）教員B展示網(wǎng)頁投票系統(tǒng)，（分鏡頭）學員A手機App投票，（分鏡頭）畫面展示投票原理及循環(huán)結構，（分鏡頭）畫面展示流程圖、源代碼資源下載鏈接二維碼如圖3所示。

微課制作過程中的問題反饋及修改

在微課制作過程中，有可能出現(xiàn)影響視聽效果的質量問題，需要與技術人員協(xié)商修改。對于“循環(huán)結構”微課來說，主要存在的問題包括：字體顏色單調、畫面停滯時間過長、畫面與配音不匹配、畫面前后重復、動畫沒有充分表達主題、概念描述不夠簡潔、聲音與字幕不匹配等。主創(chuàng)團隊對微課的呈現(xiàn)效果進行多次質檢，對部分突出問題進行針對性修改，如字體美化、增加關鍵幀、增加場景、情境重設、腳本微調、增加主題強調、概念具體化口訣化、字幕微調等，通過多次對比和優(yōu)化處理，使微課達到最佳視聽效果，實現(xiàn)有效引導學員自主學習和操作實踐的目的。

結語

情境式微課設計與開發(fā)對制作者來說是一個新的挑戰(zhàn)，它要求設計者在掌握微課制作要領的同時，還要具有較強的創(chuàng)新意識，因此深入探究情境式微課的特點和設計技巧，能夠豐富微課的內涵，對微課的普及應用具有一定的現(xiàn)實意義。筆者以推優(yōu)投票問題為情境載體，利用微課形式將計算思維引入程序設計課程的學習過程，不僅有利于學員理解程序設計的方式和方法，還有利于學員運用計算思維來求解專業(yè)問題，對提升他們的信息素養(yǎng)和創(chuàng)造性地解決問題的能力起到了積極作用。