《Swift函數(shù)及運(yùn)用》教學(xué)案例

吳雙雙

學(xué)習(xí)者分析

《Swift函數(shù)及運(yùn)用》一課的教學(xué)對(duì)象是小學(xué)四年級(jí)學(xué)生。在本課之前，學(xué)生已初步掌握了Swift命令控制Byte行走的“moveForward（ ）”（向前走）、“turnLeft（ ）”（左轉(zhuǎn)）、“toggleSwitch（ ）”（切換按鈕狀態(tài)）、“collectGem（ ）”（收集寶石）等基礎(chǔ)指令，并能通過(guò)場(chǎng)景目標(biāo)要求，簡(jiǎn)單地編寫指令間組合與排序，幫助Byte順利闖關(guān)。但因?yàn)閷W(xué)生初步接觸Swift語(yǔ)言編程，在編程中對(duì)于“調(diào)試”指令的操作還不是很熟悉。小學(xué)四年級(jí)學(xué)生的思維發(fā)展水平由具體形象思維向抽象邏輯思維過(guò)渡，歸類、對(duì)比、推理等能力開(kāi)始增強(qiáng)。學(xué)生通過(guò)課前自主探究，增強(qiáng)對(duì)Swift的學(xué)習(xí)興趣，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)能力，且在探究中對(duì)“函數(shù)”會(huì)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，但如何在后面的關(guān)卡中熟練使用并理解函數(shù)的意義，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)需要引導(dǎo)。故此，本課結(jié)合學(xué)生熟悉的生活場(chǎng)景如“Swift課前操”導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生理解“函數(shù)”使用的意義，并結(jié)合Swift平臺(tái)實(shí)踐操作，促進(jìn)其進(jìn)一步深化理解。在任務(wù)情境中，學(xué)生在信息獲取、流程圖信息分析、函數(shù)解決問(wèn)題過(guò)程中培養(yǎng)計(jì)算思維，并在自主探究、小組討論分享中體驗(yàn)Swift編程的趣味。

學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

為了發(fā)展小學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等信息技術(shù)核心素養(yǎng)，本課是以iPad的Swift Playgrounds軟件為載體的自編課程。本課是自編Swift編程的第2課，在前一課“讓Byte行走”，在第一單元“命令”的前四關(guān)認(rèn)識(shí)Swift的四個(gè)基本命令。本課的主要內(nèi)容是：①觀察Byte角色所處場(chǎng)景獲取任務(wù)信息；②通過(guò)流程圖等方法對(duì)信息進(jìn)行分析；③在認(rèn)識(shí)Swift編程命令的基礎(chǔ)上創(chuàng)建并調(diào)用新函數(shù)。本課是對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的一種探索嘗試，主要分為三個(gè)方面：①課前自主探究，提出問(wèn)題：完成第一單元“命令”后面三關(guān)，自主探究第二單元“函數(shù)”的前三關(guān)，并借助全景課堂分享自己對(duì)“函數(shù)”的理解與疑問(wèn)；②課中解決問(wèn)題，實(shí)踐應(yīng)用：根據(jù)學(xué)生課前遇到的問(wèn)題與難點(diǎn)，課中引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論分析探究，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)踐；③認(rèn)識(shí)函數(shù)，思維提高：在“收集、切換、重復(fù)”與“盡收囊中”任務(wù)情境中實(shí)踐提高。在三個(gè)活動(dòng)的層層引導(dǎo)下，如何將抽象的函數(shù)轉(zhuǎn)化為學(xué)生可理解的思維是本課的難點(diǎn)。

教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)課前自主探究，熟悉編程的基本過(guò)程：信息獲取—信息分析—Swift指令編程—運(yùn)行調(diào)試。

在課前測(cè)試中，了解自己對(duì)Swift基本指令的掌握情況，并在課中小組討論交流中深化對(duì)Swift編程指令的認(rèn)識(shí)。

在“收集、切換、重復(fù)”場(chǎng)景探索中，通過(guò)流程圖學(xué)習(xí)工具尋找重復(fù)的模式，發(fā)現(xiàn)使用函數(shù)的機(jī)會(huì)，提高信息獲取分析能力。

在挑戰(zhàn)“盡收囊中”關(guān)卡中，通過(guò)創(chuàng)建調(diào)用函數(shù)，感受函數(shù)提高算法的效率和可讀性，體驗(yàn)高效編程的樂(lè)趣，形成用函數(shù)解決問(wèn)題的計(jì)算思維。

在小組交流討論中，提升學(xué)生的小組合作能力，并在點(diǎn)評(píng)分享中提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新信息技術(shù)核心素養(yǎng)。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：掌握創(chuàng)建并調(diào)用函數(shù)的過(guò)程。

教學(xué)難點(diǎn)：理解函數(shù)使用的意義，培養(yǎng)用函數(shù)解決問(wèn)題的計(jì)算思維。

教學(xué)策略

本節(jié)課主要的教學(xué)方法是基于Swift情境的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。學(xué)生課前自主探索闖關(guān)學(xué)習(xí)基本指令與函數(shù)，并通過(guò)全景課堂提出問(wèn)題，分享經(jīng)驗(yàn)；課中分組交流討論，互助分享，Swift指令優(yōu)化調(diào)試。通過(guò)自主探究數(shù)字化學(xué)習(xí)、同伴交流互助解決問(wèn)題、全班共同分享等方式開(kāi)展課堂教學(xué)。

教學(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備

蘋果平板iPad、Keynote課件、Playgrounds軟件、Apple TV同屏。

教學(xué)過(guò)程

1.翻轉(zhuǎn)自學(xué)，課前探究

教師提前在全景課堂學(xué)生端布置任務(wù)1和任務(wù)2，學(xué)生自主探究完成Swift第一單元的復(fù)習(xí)測(cè)試通關(guān)，嘗試探索“函數(shù)”單元的關(guān)卡，分享到分享圈，并在分享圈留言寫出自己的疑惑和感受。

設(shè)計(jì)意圖：嘗試“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并在全景課堂分享圈中互相分享、共同進(jìn)步。

2.Swift課前操導(dǎo)入，巧揭主題

師：上課前，老師來(lái)檢測(cè)一下大家是否還記得我們?cè)谏瞎?jié)課說(shuō)的指令，請(qǐng)聽(tīng)指令：0。

學(xué)生合上Pad，輕輕放好。

師：同學(xué)們對(duì)指令的反應(yīng)能力很快嘛，也能做到輕拿輕放。再聽(tīng)指令：1。

學(xué)生打開(kāi)Pad，擺放坐好。

師：今天老師要再教大家一套新的指令，請(qǐng)看老師的動(dòng)作，第一個(gè)指令：伸出左手，第二個(gè)指令：伸出右手，第三個(gè)指令：雙手拍一下，第四個(gè)指令：雙手拍一下，第五個(gè)指令：雙手拍一下。同學(xué)們，如果讓你給這一段動(dòng)作起一個(gè)名字，你會(huì)怎么叫它呢？

生：拍手指游戲。

師：好，我們大家一起來(lái)一遍“拍手指”游戲。

學(xué)生跟著教師一起拍兩遍。

師：我們用“拍手指”代替了前面一系列動(dòng)作的名稱，大家覺(jué)得哪個(gè)比較好？

生：我覺(jué)得拍手指比較好，因?yàn)檫@個(gè)名稱比較有趣，而且簡(jiǎn)單。

師：可以用“拍手指”指令代替前面的五個(gè)動(dòng)作指令，那這個(gè)過(guò)程叫什么呢？

生：函數(shù)。

師：看來(lái)同學(xué)們課前都在自主探究中認(rèn)識(shí)了函數(shù)，那我們一同走進(jìn)今天的課程《Swift函數(shù)及運(yùn)用》。

教師揭示并書寫課題。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生可理解的指令動(dòng)作導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生初步理解“函數(shù)”的含義。

3.初建函數(shù)，深入探究

（1）課前探索總結(jié)。

教師打開(kāi)教師端全景課堂分享圈，展示學(xué)生課前自主探索的過(guò)關(guān)練習(xí)和留言。

師：同學(xué)們?cè)谌罢n堂的分享圈里的分享老師都看到了，總結(jié)一下同學(xué)們的疑惑和遇到的問(wèn)題如下（Keynote同屏）：Swift為何會(huì)卡住？“函數(shù)”如何使用及命名？編程時(shí)，如何更加高效？

師：同學(xué)們，“函數(shù)”到底是什么呢？是否有方法可以幫助提高我們的編程效率呢？讓我們帶著這些問(wèn)題一同開(kāi)始探索之旅。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)總結(jié)學(xué)生在課前學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，以生為本，確定本課的重難點(diǎn)，為本堂課接下來(lái)的交流討論做好鋪墊。

（2）Swift指令特點(diǎn)分析。

師：同學(xué)們還記得這些指令的意思嗎？

教師貼黑板展示指令：moveForward（ ）、collectGem（ ）、turnLeft（ ）、toggleSwitch（ ）。

生：向前走、收集寶石、向左轉(zhuǎn)、切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

師：那大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，這些指令有什么相同的特點(diǎn)？

生1：都是由英文單詞組成，并且第一個(gè)單詞首字母小寫，第二個(gè)單詞首字母大寫。

生2：每個(gè)指令最后都有小括號(hào)。

教師展示Swift指令特點(diǎn)：英文+首字母大寫英文+小括號(hào)。

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生回顧Swift指令含義，并從中觀察到Swift指令的特點(diǎn)。

（3）走進(jìn)Swift“函數(shù)”，流程圖分析。

師：課前大家自主探究了“創(chuàng)建新函數(shù)”這一關(guān)，那我們一起來(lái)分析一下Byte行走的路線，誰(shuí)來(lái)分享？

生：向前1步—向左轉(zhuǎn)—向前1步—向右轉(zhuǎn)—向前1步—向右轉(zhuǎn)—向前1步—向右轉(zhuǎn)—向前1步—向左轉(zhuǎn)—向前1步—切換開(kāi)關(guān)。

師：大家分析得都很到位，那我們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中為了幫助Byte順利通關(guān)，經(jīng)歷了哪些過(guò)程？

教師和學(xué)生一起概括并黑板展示：明確任務(wù)要求—流程圖分析—編寫Swift指令—調(diào)試運(yùn)行。

設(shè)計(jì)意圖：帶領(lǐng)學(xué)生一起分析流程圖，學(xué)習(xí)分析路線，將具體路線思維化，培養(yǎng)學(xué)生編程思維。

師：我們分析好路線，接下來(lái)要將其轉(zhuǎn)化為“Swift指令”，那“右轉(zhuǎn)”的Swift指令是什么呢？我們一起看一看同學(xué)們?cè)诜窒砣锏姆窒怼?/p>

教師打開(kāi)學(xué)生分享的“創(chuàng)建新函數(shù)”流程圖分析及指令截圖。

師：我想請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)分享一下，你為何使用turnRight（ ）函數(shù)，你覺(jué)得它有什么功能？

生：Playgrounds平臺(tái)在這一關(guān)的提示里給出了turnRight（ ）向右轉(zhuǎn)的含義，但沒(méi)有turnRight（ ）的指令，所以用三個(gè)turnLeft（ ）指令組合為一個(gè)turnRight（ ）。

師：turnRight（ ）函數(shù)簡(jiǎn)化代替了三次向左轉(zhuǎn)turnLeft（ ）指令，那向右轉(zhuǎn)的函數(shù)如何定義和調(diào)用呢？

設(shè)計(jì)意圖：本課重點(diǎn)是掌握創(chuàng)建并調(diào)用函數(shù)的過(guò)程，學(xué)生在課前探究、課中交流分享中總結(jié)提升，從定義turnRight（ ）函數(shù)體會(huì)創(chuàng)建并調(diào)用函數(shù)的過(guò)程。

（4）函數(shù)實(shí)踐，感悟提高。

任務(wù)探究：探究“收集、切換、重復(fù)”，流程圖分析，觀察路線有何特點(diǎn)，并編寫Swift指令，再運(yùn)行調(diào)試，完成任務(wù)3分享。

分層實(shí)踐：闖過(guò)3、4關(guān)的學(xué)生，根據(jù)流程圖，修改優(yōu)化函數(shù)指令，截圖分享到分享圈，也可進(jìn)一步探索下一關(guān)挑戰(zhàn)。

學(xué)生自主探究。

師：同學(xué)們已經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化了這一關(guān)的流程圖，現(xiàn)在我們來(lái)觀察分析一下這個(gè)路線有何特點(diǎn)？

設(shè)計(jì)意圖：在理解創(chuàng)建新函數(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)趣味任務(wù)情境進(jìn)一步實(shí)踐探索，提高應(yīng)用能力。在課前學(xué)生自主探究中，不同層次的學(xué)生探索能力不同，因此通過(guò)“分層實(shí)踐”進(jìn)行指令優(yōu)化與進(jìn)一步探索。

師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)自己剛才的觀察，打開(kāi)Playgrounds將流程圖轉(zhuǎn)換成Swift語(yǔ)言，看看小Byte會(huì)如何行走吧。

分享圈里，A同學(xué)將“向前走1步+收集寶石+向前走1步+切換開(kāi)關(guān)”四個(gè)指令看為一個(gè)重復(fù)模塊，并定義tuyixiang（ ）函數(shù)將這四個(gè)指令進(jìn)行重組。B同學(xué)將“向前走1步+收集寶石+向前走1步+切換開(kāi)關(guān)+向前走1步”五個(gè)指令看為一個(gè)重復(fù)模塊，并定義mot（ ）函數(shù)將這五個(gè)指令進(jìn)行重組，雖然最后1個(gè)組合只有四步，但不影響B(tài)yte的闖關(guān)。

設(shè)計(jì)意圖：在流程圖編寫后，用Swift語(yǔ)言將之轉(zhuǎn)換為Byte可以執(zhí)行的指令，并在實(shí)踐函數(shù)的定義、調(diào)用、執(zhí)行的全過(guò)程中進(jìn)一步突破本課的重難點(diǎn)，并將自己的想法截圖分享到全景課堂分享圈，全班同學(xué)進(jìn)行互評(píng)互學(xué)。

4.函數(shù)應(yīng)用與生活，分組分享

（1）任務(wù)探究：函數(shù)應(yīng)用與生活。

AB組討論主題：在“收集、重復(fù)、切換”關(guān)卡中，統(tǒng)計(jì)一下，你們小組闖關(guān)的同學(xué)，分別使用了幾行指令？

CD組討論主題：在“收集、重復(fù)、切換”關(guān)卡中，統(tǒng)計(jì)一下，你們小組分別給函數(shù)起了什么樣的名稱？函數(shù)包含的指令內(nèi)容相同嗎？

EF組討論話題：你們覺(jué)得函數(shù)的使用是否提高了編程的效率，為什么？你們覺(jué)得生活中哪些比較像“函數(shù)”？函數(shù)和生活有什么關(guān)系？

學(xué)生打開(kāi)分享圈，互相觀看分享，每個(gè)小組總結(jié)后分享小組討論結(jié)果。

小組代表上臺(tái)分享如下：

AB組：分別用了11行、8行、11行、8行。

CD組：1號(hào)同學(xué)給函數(shù)取名為Jin（ ），包含5個(gè)指令；2號(hào)同學(xué)給函數(shù)取名為myFunc（ ），包含3個(gè)指令；3號(hào)同學(xué)給函數(shù)取名為Hxy（ ），包含5個(gè)指令；4號(hào)同學(xué)給函數(shù)取名為wsd（ ），包含4個(gè)指令。

EF組：①函數(shù)提高了編程效率，因?yàn)樗褞讉€(gè)重復(fù)的指令結(jié)合在一起，所以更簡(jiǎn)便，檢查非常方便。②比如有些餐廳把好幾個(gè)菜都放在一個(gè)套餐里，這樣的話點(diǎn)菜就會(huì)方便一點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生分組有針對(duì)性地討論后，請(qǐng)小老師上臺(tái)分享小組總結(jié)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生互幫互助的積極性。

（2）Swift函數(shù)意義。

師：本節(jié)課，我們?cè)谡n前實(shí)踐探究、課中疑難解惑與進(jìn)一步探究中，認(rèn)識(shí)到在編程中使用函數(shù)使編程更加高效、程序更精簡(jiǎn)、可讀性更強(qiáng)。希望同學(xué)們借助學(xué)習(xí)Swift語(yǔ)言指令，在編程中學(xué)習(xí)使用函數(shù)，鍛煉編程思維，并用“函數(shù)”思考生活，提高做事效率。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在課前函數(shù)探究中感知，在課中深入討論實(shí)踐中認(rèn)知，在課后討論交流中總結(jié)。