解決問題模式下計算思維教學實踐

曹偉

學習主體與內容分析

1.學習主體

本節(jié)課教學對象是小學五年級的學生，經過一段時間的學習，學生初步掌握了Scratch的基本操作，能夠獨立創(chuàng)編簡單的腳本。學生對程序設計中循環(huán)結構以及循環(huán)語句的嵌套使用有了一定的了解。同時，學生能夠使用“圖形編輯器”繪制圖形。但是，學生對結構化程序設計思想的理解還比較淺，對結構化程序中語句嵌套使用的思維架構理解不夠深入，主要以感知層面為主。

2.學習內容

本節(jié)課選自蘇科版小學信息技術五年級Scratch程序設計中的《穿越迷宮》一課（課時安排：1課時），主要學習“偵測”類控件的用法，利用鼠標指針控制角色的移動，以及“條件判斷”語句的概念和控件的使用方法，進一步鞏固并加深理解選擇結構與循環(huán)結構的嵌套使用。本節(jié)課著重體現程序設計中選擇結構和循環(huán)結構的綜合運用，讓學生在實踐中感受程序設計的結構化思維方式。

學習目標與教學重難點

1.學習目標

知識與技能目標：理解并學會顏色和角色偵測控件的含義與用法;初步掌握條件判斷語句的概念及用法;學會利用“面向鼠標指針”控制角色的方法。

過程與方法目標：能夠根據問題選擇適當的程序結構，綜合使用偵測與條件判斷實現偵測類游戲創(chuàng)編。

情感態(tài)度與價值觀目標：通過偵測類游戲的創(chuàng)編過程，體驗抽象與建模的思想;通過對程序的測試與優(yōu)化，體驗迭代與復用思想;通過對條件判斷過程的分析，體驗解決問題模式中的計算思維。

2.教學重難點

重點：理解并掌握偵測與條件判斷的含義及其控件用法;學會在流程圖的輔助下創(chuàng)作游戲或者故事情節(jié)。

難點：在理解選擇結構和循環(huán)結構的混合與嵌套使用的基礎上運用偵測與條件判斷控件創(chuàng)作故事或者游戲。

教學設計

1.教學策略與方法

本節(jié)課的主要知識點是“偵測”和“條件判斷”的概念以及控件的使用方法。其中，在“偵測”類控件中重點介紹了顏色和角色的偵測控件?！皞蓽y”類控件是一類特殊的控件，偵測控件是六邊形積木，它不能單獨使用，只能和控制模塊中的判斷語句或者運算模塊中的比較語句聯(lián)合使用，“偵測”類控件的返回值只能是True或False。因此，這部分的內容有一定的難度，為了降低學習難度，以便于學生對知識的理解與掌握，筆者嘗試通過任務分解的方法，設計幾個簡單的任務，讓學生在較為容易的任務活動中理解程序設計的邏輯結構。

此外，筆者還設計了以三層架構為基礎的課堂活動，著力幫助學生構建算法思維，通過經歷問題解決的過程促進學生計算思維的養(yǎng)成。結合“項目引導、任務驅動”的教學方法，以學生為主體、教師為主導，教師提出問題或設計項目，學生主動參與，整個教學過程以“導”為主展開教學活動。

2.教學設計理念

本節(jié)課，筆者圍繞解決問題模式下的計算思維實踐開展創(chuàng)新課堂教學。利用解決問題模式下的“三層結構”（從解決問題模式中的抽象層到解決問題模式中的建模層以及表征層）來指導整節(jié)課的設計，通過問題解決模式下的計算思維操作結構構建了結構化的課堂實施方略。此外，通過實施微項目的構建，培養(yǎng)學生的動手實踐能力，利用“推方塊”游戲的教學支架幫助學生在短時間內自主創(chuàng)編迷宮游戲，提高學生迷宮游戲設計能力。整節(jié)課注意對問題本質的把握以及對知識源的理解與滲透，在解決問題的過程中通過對項目任務的不斷優(yōu)化與迭代，積極培養(yǎng)學生的計算思維。

3.教學設計思路

本節(jié)課主要通過“玩—析—解—構—創(chuàng)”五個關鍵詞開展問題解決模式下計算思維的實踐教學。通過讓學生尋找迷宮出路的方式激發(fā)學生的學習興趣，在此基礎上引導學生探尋迷宮新出路。在這個過程中幫助學生理解迷宮的起點、障礙物以及行走方式，通過對問題的分解幫助學生快速構建知識結構。然后結合物體“觸碰”的概念幫助學生理解“偵測”的含義，從而建構“偵測”判斷的模型，最終歸納出程序設計中的“條件判斷”語句結構。最后通過小貓沿規(guī)定線路行走的微項目實踐，檢驗學生對“偵測”判斷的理解和掌握。在實踐與創(chuàng)新方面，結合“推方塊”游戲中教師提供的教學支架，讓學生自主創(chuàng)編迷宮游戲，實現知識拓展與應用。

教學過程

1.聯(lián)系生活

活動1：如圖1所示。

設計意圖：通過“迷宮小魔方”游戲幫助學生初步感知“偵測”的含義，并能夠理解障礙物。

探究1：如圖2所示。

設計意圖：通過探究“推方塊”小游戲，讓學生體會什么是迷宮，思考如何穿越迷宮。

2.解決問題之抽象層

活動2：如103頁圖3所示。

設計意圖：通過對任務的分解，明確迷宮游戲的終點判斷和行走方式，分析規(guī)劃設計迷宮地圖以及設計障礙物。在此過程中幫助學生進一步理解設計迷宮游戲的關鍵要素。將問題進行抽象，形成多個小任務、小問題，從而幫助解決問題。

3.解決問題之建模層

探究2：如上頁圖4所示。

設計意圖：通過實物分析法幫助學生理解“偵測”的含義，對“偵測”引發(fā)的判斷有清晰的認識;通過建構模型幫助學生理解腳本，掌握“偵測”判斷的本質;通過總結“偵測”判斷的一般化用法，幫助學生深入理解“偵測”判斷的內涵。

4.解決問題之表征層

活動3：如圖5所示。

設計意圖：通過設計只能走規(guī)定的線路，幫助學生進一步理解偵測的概念;在設計過程中檢測學生對迷宮基本要素的理解，對起點、終點、障礙物、行走方式的掌握，其中還包括了“逆向思維”的構建，幫助學生更好地理解“偵測”判斷;通過對項目的測試與優(yōu)化，培養(yǎng)學生的迭代與優(yōu)化思維。

5.實踐與創(chuàng)新

活動4：如圖6所示。

設計意圖：通過教學支架引導學生設計迷宮，通過簡單的角色復制與移動可以快速設計出迷宮游戲。借助“推方塊”游戲的自主設計過程，引導學生思考如何提高游戲難度，引發(fā)學生深度思考如何實現一定時間內的容錯機制。