基于計(jì)算思維培養(yǎng)的編程游戲?qū)嵺`研究

摘要：計(jì)算思維作為高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，在高中VB課堂教學(xué)中貫穿始終。分析傳統(tǒng)VB課堂教學(xué)中出現(xiàn)的教師難教、學(xué)生難學(xué)、課堂氛圍沉悶的“三難”現(xiàn)象，其“癥結(jié)”主要是計(jì)算思維培養(yǎng)的缺失與弱化。筆者認(rèn)為，開(kāi)發(fā)VB編程游戲，設(shè)計(jì)基于計(jì)算思維的VB教學(xué)流程，寓教于樂(lè)，能夠破解VB課堂教學(xué)中的“三難”現(xiàn)象，有效培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。

關(guān)鍵詞：編程游戲；VB；算法與程序設(shè)計(jì)；計(jì)算思維

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）12-0101-02

1問(wèn)題的提出

高中Visual Basic（簡(jiǎn)稱：VB）編程具有抽象性、邏輯性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，是學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的重要“載體”。傳統(tǒng)VB課堂教學(xué)中，教師停留在VB基礎(chǔ)知識(shí)和語(yǔ)法，學(xué)生被動(dòng)式的“VB題海”訓(xùn)練，VB課堂氛圍“沉悶”，學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)缺失。在浙江省普通高中技術(shù)選考中，學(xué)生由于計(jì)算思維能力不足，導(dǎo)致VB程序解題能力弱，VB試題得分率普遍偏低。筆者認(rèn)為，開(kāi)發(fā)VB編程游戲，設(shè)計(jì)基于計(jì)算思維的VB教學(xué)流程，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，活躍課堂氛圍，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，提高VB課堂教學(xué)質(zhì)量。

2基于計(jì)算思維培養(yǎng)的編程游戲流程設(shè)計(jì)

在高中VB課堂教學(xué)中，教師要站在計(jì)算思維培養(yǎng)的高度，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題，主動(dòng)分析推理，借助VB軟件開(kāi)發(fā)程序解決實(shí)際生活問(wèn)題。計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題、解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)。[1]計(jì)算思維主要包括算法思維、評(píng)估、分解、抽象、概括五個(gè)要素。[2]根據(jù)計(jì)算思維的概念及要素分解，結(jié)合VB編程游戲教學(xué)的特點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了基于計(jì)算思維培養(yǎng)的編程游戲環(huán)節(jié)（如圖1）。

基于計(jì)算思維培養(yǎng)的VB編程教學(xué)從計(jì)算思維的概念出發(fā)，將計(jì)算思維的要素滲透到教學(xué)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生在自主、協(xié)作和探究中，理解掌握VB語(yǔ)法知識(shí)，達(dá)到知識(shí)遷移與思維能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

游戲體驗(yàn)：教師展示游戲程序，學(xué)生體驗(yàn)游戲。設(shè)置游戲情境，激發(fā)學(xué)生游戲興趣。

解析游戲：師生共同探究游戲?qū)崿F(xiàn)需要解決的問(wèn)題，形成方案，新舊知識(shí)串聯(lián)。

模仿游戲：在教師引導(dǎo)下，學(xué)習(xí)新知識(shí)，界面設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序，調(diào)試運(yùn)行，完善游戲。

改造游戲：學(xué)生掌握VB新知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)游戲進(jìn)行二次創(chuàng)新與改造，將新知識(shí)進(jìn)行遷移與靈活運(yùn)用。

評(píng)價(jià)總結(jié)：通過(guò)評(píng)價(jià)了解學(xué)生對(duì)VB新知識(shí)的掌握程度，反思并優(yōu)化教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

3基于計(jì)算思維培養(yǎng)的編程游戲案例

VB趣味編程游戲案例很多。筆者以《約瑟夫環(huán)問(wèn)題》為例，進(jìn)行枚舉算法與解析算法知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)。在以后的VB課堂教學(xué)中，將進(jìn)一步拓展周期性變量變化的問(wèn)題。

學(xué)習(xí)內(nèi)容：約瑟夫環(huán)問(wèn)題算法實(shí)現(xiàn)

學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解約瑟夫環(huán)問(wèn)題。通過(guò)體驗(yàn)約瑟夫環(huán)的游戲，分析問(wèn)題，設(shè)計(jì)算法，編寫(xiě)VB程序，調(diào)試，驗(yàn)證結(jié)果。在解決約瑟夫環(huán)問(wèn)題的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

第一階段：游戲體驗(yàn)

游戲規(guī)則：班級(jí)里選出5名學(xué)生，圍成1個(gè)圓圈，順序編號(hào)。從1號(hào)開(kāi)始報(bào)數(shù)（從1到3報(bào)數(shù)），當(dāng)報(bào)到數(shù)字3的學(xué)生退出圈子，下一位同學(xué)重新從1開(kāi)始報(bào)數(shù)……。請(qǐng)問(wèn)：最后留下的是第幾號(hào)學(xué)生？如果有n個(gè)學(xué)生圍成1個(gè)圓圈，最后留下的是第幾號(hào)學(xué)生呢？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生體驗(yàn)游戲，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，拓展思路，對(duì)約瑟夫環(huán)有初步的認(rèn)知。

第二階段：解析游戲

師生共同分析，游戲的人如何編號(hào)，以及如何知道人在圈上還是不在。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，分步設(shè)計(jì)，逐步細(xì)化，有利于學(xué)生進(jìn)一步探究。

第三階段：模仿游戲（完善代碼）

學(xué)生在“開(kāi)始游戲”按鈕控件對(duì)象中，完善程序代碼，實(shí)現(xiàn)游戲功能。

設(shè)計(jì)意圖：將算法轉(zhuǎn)化成程序，培養(yǎng)學(xué)生的程序代碼編寫(xiě)能力，體現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維。

第四階段：改造游戲——確定小組長(zhǎng)

某班級(jí)共有學(xué)生n人，老師要組織暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，將學(xué)生按學(xué)號(hào)順序分成m個(gè)人一組，若不能平均分配，余下的人為一組。每組選出一位組長(zhǎng)帶領(lǐng)全隊(duì)，名單的順序和組長(zhǎng)的產(chǎn)生方法如下：先分成m個(gè)人一組，然后這m個(gè)人圍成一圈，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)[2，m]之間的幸運(yùn)數(shù)字y，從第一個(gè)人開(kāi)始報(bào)數(shù)，數(shù)到y(tǒng)的人出圈；再由下一個(gè)人開(kāi)始報(bào)數(shù)，數(shù)到y(tǒng)的人出圈，以此類推，最后一位將成為組長(zhǎng)，并標(biāo)記“*”號(hào)。其他組的產(chǎn)生方法相同。

問(wèn)：學(xué)生人數(shù)及名稱如圖中所示，若每組人數(shù)改為7人，第一組的幸運(yùn)數(shù)字是3，則第一組的組長(zhǎng)是。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)“確定小組長(zhǎng)”的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步理解約瑟夫環(huán)特點(diǎn)，提高計(jì)算思維能力。

第五階段：評(píng)價(jià)總結(jié)

約瑟夫環(huán)問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)典的算法，體驗(yàn)游戲到VB程序?qū)崿F(xiàn)。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，自學(xué)，互助，在游戲中學(xué)習(xí)VB知識(shí)，解決經(jīng)典算法問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維。

4基于計(jì)算思維培養(yǎng)的編程游戲效果分析

經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的基于計(jì)算思維培養(yǎng)的VB編程游戲教學(xué)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查（前測(cè)、中測(cè)、后測(cè)）數(shù)據(jù)及訪談分析，參照學(xué)生期中、期末VB試題得分率。結(jié)果表明，基于計(jì)算思維的VB編程游戲教學(xué)，能活躍課堂氛圍，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)情感，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)呈良好態(tài)勢(shì)發(fā)展；學(xué)生的計(jì)算思維顯著提升，能將VB知識(shí)應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)的分析問(wèn)題中去，解決實(shí)際問(wèn)題。

4.1 VB課堂學(xué)習(xí)氛圍顯著提升

基于計(jì)算思維培養(yǎng)的VB編程課堂氛圍呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì)，學(xué)生在VB學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，學(xué)習(xí)興趣方面，呈逐漸上升趨勢(shì)。游戲化的VB編程教學(xué)，能夠激發(fā)課堂活動(dòng)，利于學(xué)生VB學(xué)習(xí)，克服了傳統(tǒng)VB課堂中的難教，難學(xué)，枯燥的問(wèn)題。

4.2VB學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)顯著激發(fā)

學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在因素?；谟?jì)算思維培養(yǎng)的VB編程能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，由應(yīng)付技術(shù)考試到喜歡編程的人數(shù)，呈明顯上升趨勢(shì)。游戲化VB教學(xué)，能夠滲透、轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。學(xué)生在計(jì)算思維培養(yǎng)前后有顯著的變化。

4.3學(xué)習(xí)成績(jī)分析

表1數(shù)據(jù)顯示的是我校高二年級(jí)學(xué)生技術(shù)期中測(cè)試成績(jī)。其中，技術(shù)A班（參加技術(shù)選考）成績(jī)，VB模塊平均分是6.5，而高二（3）班的VB模塊平均分是10.3，明顯在VB加試題得分率高于全體高二A班的平均水平。數(shù)據(jù)表明，趣味編程能夠加深學(xué)生對(duì)VB知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用。[3]

高中VB課堂教學(xué)中的計(jì)算思維培養(yǎng)，需要信息技術(shù)教師在教學(xué)中不斷挖掘與提煉，將教學(xué)內(nèi)容與計(jì)算思維進(jìn)行有效整合。將計(jì)算思維的要素融入VB課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，在VB編程游戲教學(xué)中開(kāi)展基于計(jì)算思維培養(yǎng)的活動(dòng)，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，促使學(xué)生自主、協(xié)作、探究，達(dá)到知識(shí)意義建構(gòu)的同時(shí)又培養(yǎng)了計(jì)算思維能力，為學(xué)生終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018：2.

[2] 謝忠新.中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的策略與方法[J].中國(guó)電化教育，2015（11）：116.

[3] 賈靖林.趣味編程激發(fā)高中VB課堂活力研究[J].中小學(xué)電教， 2018（6）：65-67.

【通聯(lián)編輯：王力】