基于編程項(xiàng)目學(xué)習(xí)培養(yǎng)小學(xué)生核心素養(yǎng)

孫玉玲

新版普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)闡述了什么是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，對(duì)信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任這四個(gè)核心要素進(jìn)行了具體描述。其中，計(jì)算思維是采用計(jì)算機(jī)方式界定問(wèn)題，運(yùn)用合理的算法形成解決問(wèn)題的方案，并遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題解決中;數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指將信息技術(shù)作為工具，去學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與所教學(xué)生學(xué)情分析，本課主要從計(jì)算思維與創(chuàng)新意識(shí)兩個(gè)方面來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

需求分析

軟件需求分析是一個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)端，也是項(xiàng)目實(shí)施最重要的關(guān)鍵點(diǎn)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查表明，我們?cè)O(shè)計(jì)的軟件產(chǎn)品存在不完整性、不正確性等問(wèn)題，其中80%以上是需求分析錯(cuò)誤所導(dǎo)致的，而且由需求分析錯(cuò)誤造成的根本性功能問(wèn)題尤為突出。因此，一個(gè)項(xiàng)目的成功，軟件需求分析是關(guān)鍵的一步。

1.理解需求

需求決定程序的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)之前，先弄明白客戶(hù)的需求是什么是很重要的。在編程教學(xué)中，讓學(xué)生明白這個(gè)程序是做什么的，實(shí)現(xiàn)什么功能，對(duì)學(xué)生更好地理解程序、編寫(xiě)程序幫助很大。

2.描述需求

原則上，需求描述應(yīng)陳述程序應(yīng)該做什么，而不包括程序應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)。常用描述需求的方式有結(jié)構(gòu)化自然語(yǔ)言、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言描述和圖形化符號(hào)。由于結(jié)構(gòu)化自然語(yǔ)言存在二義性，表述時(shí)比較煩瑣，而用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言描述用戶(hù)又不容易理解，描述結(jié)果不直觀，所以我們采用了數(shù)據(jù)流圖描述。數(shù)據(jù)流圖（DFD，Data Flow Diagram）是非常方便的工具，圖示直觀，適合于事物處理軟件的開(kāi)發(fā)，如圖1所示。

3.分析需求

根據(jù)程序功能描述，可以確定角色有哪些行為。用多分支結(jié)構(gòu)語(yǔ)句“如果……那么……”，來(lái)確定什么條件下執(zhí)行什么語(yǔ)句。用思維導(dǎo)圖把程序結(jié)構(gòu)表示出來(lái)，這里僅展示部分指針角色行為設(shè)計(jì)，如圖2所示。

總體設(shè)計(jì)

要對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，需要?jiǎng)澐止δ苣K，進(jìn)行總體流程設(shè)計(jì)。

1.劃分功能模塊

對(duì)程序的順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)做了粗略分解，形成了各個(gè)分功能模塊。該項(xiàng)目包括背景設(shè)計(jì)、指針指向模塊、指針抽中對(duì)象輸出模塊、抽中神秘大獎(jiǎng)?lì)~外獎(jiǎng)勵(lì)模塊、得分與計(jì)時(shí)等。這里僅展示指針指向模塊的思維導(dǎo)圖，如圖3所示。

2.總體流程設(shè)計(jì)

該環(huán)節(jié)主要是為了便于用戶(hù)理解程序設(shè)計(jì)思路，根據(jù)程序運(yùn)行先后順序，設(shè)計(jì)出模塊之間的邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)出總體程序流程圖，如圖4所示。

編程實(shí)現(xiàn)

完成總體設(shè)計(jì)后，就開(kāi)始著手編寫(xiě)程序，讓項(xiàng)目得以實(shí)施。先進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，讓每個(gè)功能模塊通過(guò)合理的程序步驟分解，得以實(shí)現(xiàn)該功能。然后用合適的程序語(yǔ)言編寫(xiě)程序。

1.算法設(shè)計(jì)

這一環(huán)節(jié)屬于程序設(shè)計(jì)的核心部分，若想把程序要實(shí)現(xiàn)的功能與程序語(yǔ)句對(duì)應(yīng)起來(lái)，重點(diǎn)是要有合理的算法設(shè)計(jì)?？梢允褂昧鞒虉D來(lái)表達(dá)算法設(shè)計(jì)思考結(jié)果。圖5所示的是“抽獎(jiǎng)機(jī)”程序中指針指向某個(gè)角度時(shí)的處理辦法流程圖。

2.編寫(xiě)程序

編寫(xiě)程序時(shí)，要考慮選用何種編程語(yǔ)言。這里選用圖形化編程工具——編程貓?jiān)创a編輯器。經(jīng)過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了源碼編輯器的常用語(yǔ)句與邏輯結(jié)構(gòu)。根據(jù)算法設(shè)計(jì)流程圖，讓學(xué)生開(kāi)始著手編寫(xiě)“抽獎(jiǎng)機(jī)”程序。編寫(xiě)好程序后，讓學(xué)生運(yùn)行程序，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，判斷程序是否符合程序的功能設(shè)計(jì)要求。得分超過(guò)設(shè)定值時(shí)部分程序代碼界面如下頁(yè)圖6所示。

3.調(diào)試程序

在程序編寫(xiě)過(guò)程中，需要大量地調(diào)試程序，因?yàn)樵诰帉?xiě)程序時(shí)，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的小bug，例如，有的學(xué)生不小心寫(xiě)錯(cuò)了變量名，有的學(xué)生程序語(yǔ)句放在了錯(cuò)誤的循環(huán)語(yǔ)句里，有的學(xué)生把程序語(yǔ)句的先后順序混淆了，等等。這些問(wèn)題都會(huì)引起程序的運(yùn)行結(jié)果與我們的功能設(shè)計(jì)不一致，所以，調(diào)試程序是很重要的。而且調(diào)試程序也可檢測(cè)我們對(duì)整個(gè)程序的邏輯結(jié)構(gòu)是否清晰，對(duì)程序語(yǔ)句使用是否熟練。

同時(shí)，在程序編寫(xiě)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)程序進(jìn)行再次改編，編寫(xiě)出了各式各樣的抽獎(jiǎng)機(jī)，有的學(xué)生編寫(xiě)了勵(lì)志少女必備清單抽獎(jiǎng)機(jī)，有的學(xué)生編寫(xiě)了有為青年get技能抽獎(jiǎng)機(jī)，熱愛(ài)小動(dòng)物的學(xué)生編寫(xiě)了寵物pet抽獎(jiǎng)機(jī)。學(xué)生在編程過(guò)程中，開(kāi)動(dòng)腦筋，把自己的興趣愛(ài)好加入到編程內(nèi)容中，學(xué)生在掌握編程思想的同時(shí)，進(jìn)行編程形式和內(nèi)容的創(chuàng)新，落實(shí)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中關(guān)于創(chuàng)新的要求，這樣不僅讓編程學(xué)習(xí)更加有趣，而且把編程作為一個(gè)表達(dá)思維的工具，能激發(fā)學(xué)生更多更好的創(chuàng)意。

分享拓展

在學(xué)生做好作品后，讓學(xué)生彼此間分享交流，碰撞出思維的“火花”，促進(jìn)學(xué)生對(duì)作品進(jìn)行優(yōu)化，產(chǎn)生更新的作品。通過(guò)交流與同伴間的欣賞，提高學(xué)生的自信心，使其在編程學(xué)習(xí)中獲得更多的成就感。通過(guò)分享交流，學(xué)生的思想更加開(kāi)放，能夠分辨出同學(xué)與自己的作品的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，進(jìn)行取長(zhǎng)補(bǔ)短。

采用源碼編輯器除了可以在學(xué)生之間通過(guò)分享作品網(wǎng)址、提交作品的方式進(jìn)行交流，還可以發(fā)布作品到社區(qū)，與更多的人進(jìn)行互動(dòng)交流，并且可以進(jìn)行點(diǎn)贊，發(fā)表評(píng)論，對(duì)作品進(jìn)行改編等，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情。例如，在抽獎(jiǎng)機(jī)游戲中，有的學(xué)生提出當(dāng)抽中特殊大獎(jiǎng)時(shí)，加入學(xué)生錄音歡呼音效，切換界面出現(xiàn)勝利鼓等;有的學(xué)生提出當(dāng)?shù)梅诌_(dá)到設(shè)定值時(shí)，出現(xiàn)酷炫界面等，讓程序更加好玩。

項(xiàng)目教學(xué)引發(fā)的思考

1.花時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生分析和設(shè)計(jì)

“抽獎(jiǎng)機(jī)”程序從最基本的“食物抽選機(jī)”（讓轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，出現(xiàn)主食、飲料、甜品三種食物組合提示）到后來(lái)的“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”（轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，抽中某種鮮花，即出現(xiàn)相應(yīng)花語(yǔ)與祝福語(yǔ)），再到后來(lái)的“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”升級(jí)版——“神秘大獎(jiǎng)”，有倒計(jì)時(shí)與得分情況，有抽中神秘大獎(jiǎng)的各種創(chuàng)意設(shè)計(jì)，讓學(xué)生從基本的程序結(jié)構(gòu)出發(fā)，不斷增添新的功能、新的程序效果。引導(dǎo)學(xué)生分析要實(shí)現(xiàn)某種程序功能，可以用到哪種結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句，思考有沒(méi)有其他方法可以達(dá)到同樣的效果。在教學(xué)中，要注意引導(dǎo)學(xué)生多思考程序的邏輯結(jié)構(gòu)與算法思想，讓學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，觸類(lèi)旁通。

2.小步調(diào)地設(shè)計(jì)與編程

一般來(lái)說(shuō)，先分析功能再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，再編寫(xiě)程序代碼，是一個(gè)先后有序的過(guò)程。但是在編程教學(xué)中，我們并不總是嚴(yán)格按照這樣的步驟來(lái)進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)檫M(jìn)行功能模塊設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)，需要花費(fèi)大量的時(shí)間。我們?cè)诮虒W(xué)中，先編寫(xiě)基本的程序框架，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的功能，再逐步地增加程序難度，豐富程序功能，這符合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，可以讓學(xué)生更快地適應(yīng)程序編寫(xiě)流程。

3.開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)

讓學(xué)生開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)，集合團(tuán)隊(duì)的力量，讓更多的創(chuàng)意涌出，通過(guò)溝通促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行更多的思考，讓學(xué)生體會(huì)到合作的力量。同時(shí)，在小組間實(shí)行競(jìng)爭(zhēng)模式，激勵(lì)組員勇?tīng)?zhēng)先鋒小組，在不同小組間形成你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍，在競(jìng)爭(zhēng)中快樂(lè)學(xué)習(xí)。

4.線(xiàn)上線(xiàn)下多渠道互助學(xué)習(xí)

利用現(xiàn)在便利的互聯(lián)網(wǎng)終端技術(shù)，讓學(xué)生在課余時(shí)間，在家中的電腦軟件上進(jìn)行編程創(chuàng)作，或者在家長(zhǎng)的手機(jī)上下載編程N(yùn)emo APP，在手機(jī)上進(jìn)行程序編寫(xiě)。教師與學(xué)生進(jìn)行在線(xiàn)交流，有問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)。在編程貓社區(qū)論壇里，也可以發(fā)布學(xué)習(xí)帖，進(jìn)行作品分享與問(wèn)題求助。