在《小貓出題》教學(xué)中學(xué)習(xí)有趣的“創(chuàng)意溫度”

薛俊峰

一、教材分析

Scratch作為一款簡易圖形化編程工具，近年來進(jìn)入了多地的小學(xué)教材，受到了老師和學(xué)生的普遍歡迎?！缎∝埑鲱}》是江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室編著的小學(xué)五年級信息技術(shù)教材Scratch單元第10課內(nèi)容。本課首次介紹變量在Scratch中的運(yùn)用，主要分兩個部分。第一部分是新建所需要的變量，提醒學(xué)生輸入變量名稱時要注意它的意義，并且添加運(yùn)算符號角色，可以畫出運(yùn)算符號，還可以從鍵盤輸入運(yùn)算符號;第二部分是對變量進(jìn)行賦值，將隨機(jī)數(shù)賦給變量，并將對輸入的結(jié)果與答案進(jìn)行判斷。

二、學(xué)情分析

本課的教學(xué)對象是小學(xué)五年級的學(xué)生，他們富有想象力、創(chuàng)造力，但小學(xué)階段接觸編程知識不多，缺乏對編程思維的系統(tǒng)認(rèn)知。前期，雖然學(xué)生已學(xué)習(xí)了循環(huán)、偵測等控件，但對新知識——變量的理解掌握仍有困難。在教學(xué)過程中，老師應(yīng)善于用實(shí)際案例引導(dǎo)學(xué)生理解變量的含義，而不能用概念束縛他們。同時由于學(xué)生電腦操作水平有差異，相關(guān)的基本操作熟練程度不一，教學(xué)時要分層教學(xué)，逐級提高，讓全體學(xué)生都能參與到學(xué)習(xí)活動中來，收獲編程帶來的成就感。

三、設(shè)計思想

從以上對教材和學(xué)情的分析可明顯感覺到，盡管Scratch知識有很強(qiáng)的趣味性，學(xué)生參與的熱情很高，但從本課起Scratch教學(xué)的層次有明顯提升，在具有信息科技學(xué)科基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性的同時，其專業(yè)性、思辨性、創(chuàng)新性也得以鮮明體現(xiàn)，尤其是跨學(xué)科學(xué)習(xí)思想深深地融入其中。為此，筆者在設(shè)計時充分考慮了以上特性，科學(xué)分析信息科技與學(xué)生已有各項(xiàng)知識、技能之間的聯(lián)系，將科學(xué)知識中的攝氏度、華氏度及數(shù)學(xué)知識中的兩種溫度轉(zhuǎn)化方法與“小貓出題”融合起來，設(shè)計了“創(chuàng)意溫度”主題。同時，還將多種硬件帶入課堂，通過搭建、觀測、實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生真切體會溫度變化、溫度轉(zhuǎn)化中的奇妙與趣味。

四、教學(xué)目標(biāo)

幫助學(xué)生理解我們所處的環(huán)境是不斷變化的，可以用變量來記錄這些變化中的環(huán)境數(shù)據(jù)，并學(xué)會建立變量;能夠利用變量控件配合溫度傳感器測得實(shí)時溫度，并將溫度與生活實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，做到學(xué)以致用;通過小組合作討論、師生問答等方式，研究判斷該選擇何種控件搭建腳本，對華氏溫度與攝氏溫度進(jìn)行換算，體驗(yàn)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的思想;通過創(chuàng)意制作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣，讓學(xué)生養(yǎng)成用信息科技解決生活中問題的習(xí)慣。

五、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

（一）重點(diǎn)

建立變量，運(yùn)用變量測溫，將溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)轉(zhuǎn)化。

（二）難點(diǎn)

對變量、判斷、運(yùn)算等控件的科學(xué)理解與運(yùn)用。

六、教學(xué)準(zhǔn)備

師生電腦，觸控電子白板，小組實(shí)驗(yàn)主控板、溫度傳感器、LED燈等。

七、教學(xué)過程

（一）生活體驗(yàn)，自然導(dǎo)入

師：這幾天氣溫變化很大，大家要注意及時增減衣物。你們有哪些方法可以了解氣溫情況呢？

生1：到室外感受當(dāng)天的氣溫。

生2：通過電視、手機(jī)、廣播等知道近期的溫度變化。

師：了解氣溫的方法有很多，老師今天要介紹的方法與大家說的都不一樣，是什么方法呢？瞧，這個“神器”已經(jīng)放在咱們課桌上了，你們知道它是什么嗎？（PPT展示溫度傳感器圖片及簡介）今天我們就把溫度傳感器和Scratch軟件結(jié)合起來，學(xué)習(xí)有趣的“創(chuàng)意溫度”。

設(shè)計意圖：從學(xué)生日常很熟悉、感受很深的氣溫變化，自然引出本課將要研究的知識，并通過神秘硬件——溫度傳感器的展示激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究的興趣，為新課教學(xué)做好課堂氛圍、學(xué)生心理等方面的鋪墊。

（二）項(xiàng)目活動，探究實(shí)踐

1.活動一：觀察實(shí)踐

師：這個神奇的溫度傳感器是如何測溫的呢？老師通過一個小實(shí)驗(yàn)來演示，請你們注意觀察。

請一位學(xué)生充當(dāng)“書記員”，記錄這個溫度傳感器測得的五次溫度，并展示給大家看。

學(xué)生小組之間通過討論，分析思考數(shù)值之間有什么規(guī)律，并猜想應(yīng)該用什么類型的控件來記錄展示數(shù)據(jù)。老師揭示控件名稱——變量，并展示變量的定義。

學(xué)生根據(jù)導(dǎo)學(xué)案自學(xué)完成溫度傳感器與電腦的連接，并在Scratch中建立相應(yīng)變量，遇到困難多與老師、同伴交流。老師指名請學(xué)生上臺展示。

設(shè)計意圖：在學(xué)生前期學(xué)習(xí)Scratch的基礎(chǔ)上，首次用軟硬件結(jié)合的形式開展研究性學(xué)習(xí)活動，拓展了學(xué)生對Scratch功能的認(rèn)知。通過觀察溫度傳感器在短時間內(nèi)細(xì)微數(shù)值的變化，引導(dǎo)學(xué)生自主探討得出變量控件的內(nèi)涵，有效減輕了學(xué)生學(xué)習(xí)新知的難度。連接硬件、建立變量屬于本節(jié)課的兩個操作要點(diǎn)，讓學(xué)生通過自學(xué)導(dǎo)學(xué)案、老師個別輔導(dǎo)、生生互助合作等方式，強(qiáng)化自主、合作、探究，并養(yǎng)成傾聽與分享的好習(xí)慣。

2.活動二：賦值變量

師：你們的操作水平真棒，已完成了相關(guān)的準(zhǔn)備。可是現(xiàn)在并沒有溫度數(shù)值顯示，為什么呢？

學(xué)生繼續(xù)頭腦風(fēng)暴，得出結(jié)論：要通過搭建腳本，將探測到的溫度數(shù)據(jù)賦予變量。

設(shè)計意圖：硬件與軟件的聯(lián)通包含物理連接和程序連接兩步，缺一不可。老師用啟發(fā)式提問幫助學(xué)生在操作中發(fā)現(xiàn)問題，并通過討論、猜想、嘗試，驗(yàn)證解決問題的策略，讓學(xué)生在層層遞進(jìn)中逐步領(lǐng)會信息科技的嚴(yán)謹(jǐn)。

3.活動三：實(shí)時測溫

師：下面開展三個小實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)在室內(nèi)環(huán)境溫度多少？你的手掌溫度多少？電腦屏幕前溫度多少？兩人一組分工測量、記錄。

學(xué)生交流反饋測溫中發(fā)現(xiàn)的問題：由于每次都是測一次顯示一次，造成小組之間相同類型數(shù)值相差較大。學(xué)生思考如何提高測量的準(zhǔn)確性，經(jīng)過討論，得出解決方案：要讓溫度傳感器保持同一狀態(tài)穩(wěn)定感應(yīng)并及時記錄數(shù)值。

師：老師在你們實(shí)驗(yàn)研究的時候，對Scratch程序進(jìn)行了小小的改編，確保測溫數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定。（老師展示應(yīng)用效果，學(xué)生思考如何設(shè)計改進(jìn)。）

生：老師在腳本中加上了循環(huán)控件，提高了實(shí)時測溫的精準(zhǔn)性。（學(xué)生上臺展示。）

師：我們可以通過改進(jìn)程序設(shè)計流程，讓測溫更加科學(xué)、有效。

設(shè)計意圖：操作始于需求，先布置任務(wù)讓學(xué)生嘗試完成，在操作中發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生通過研討、實(shí)驗(yàn)予以解決處理。同時對老師的作品進(jìn)行反向推理，突破難點(diǎn)，猜想用循環(huán)控件來達(dá)到實(shí)時精準(zhǔn)監(jiān)測的目的，有助于學(xué)生自信心的樹立。這樣，使知識源于主觀的觀察發(fā)現(xiàn)、探索實(shí)踐，并在反復(fù)的調(diào)試中固化為學(xué)生的真正認(rèn)知。

4.活動四：溫度轉(zhuǎn)化

師：有這么一個事例，一個人的體溫為98度，但屬于正常，你們知道這是為什么嗎？

生：我們在科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中知道溫度的單位有多種，其中我國常用的攝氏度（℃）和歐美部分國家常用的華氏度（℉）之間轉(zhuǎn)化關(guān)系是F=1.8*C+32。上例所說的98度應(yīng)該是98華氏度，實(shí)際約相當(dāng)于36.7攝氏度，的確是正常體溫。

師：我們使用的溫度傳感器測得的是攝氏溫度，能不能讓電腦顯示出華氏溫度數(shù)值呢？

學(xué)生交流討論，在Scratch中進(jìn)行程序設(shè)計，并展示效果。

設(shè)計意圖：由一個小案例引出華氏溫度，學(xué)生結(jié)合已有認(rèn)知，交流了有關(guān)溫度的相關(guān)知識，自然地參與到兩種溫度轉(zhuǎn)化的設(shè)計之中，進(jìn)一步提高了學(xué)生通過觀察表面現(xiàn)象追尋知識實(shí)質(zhì)內(nèi)涵的能力，既體現(xiàn)了多學(xué)科融合，也讓學(xué)生逐步形成數(shù)據(jù)加工處理素養(yǎng)。

5.活動五：小燈變色

師：看來運(yùn)用Scratch編程能處理很多問題，那我們還能結(jié)合相關(guān)的軟硬件設(shè)計出哪些有趣的作品呢？（學(xué)生交流討論、反饋）請你們觀察老師帶來的新設(shè)計作品，思考LED小燈顏色是在什么條件下發(fā)生了變化？（溫度傳感器接觸熱水杯外壁）這需要用到哪些控件來實(shí)現(xiàn)？

生：我通過觀察發(fā)現(xiàn)，溫度超過一定的數(shù)值，LED小燈就會變紅，反之則是藍(lán)色的。

師：是的。那為什么會這樣呢？

生：溫度傳感器測出來的數(shù)值再和某個設(shè)定值進(jìn)行比較、判斷，達(dá)到某個相對高的值，燈就顯示紅色，沒有達(dá)到就顯示藍(lán)色。

老師引導(dǎo)學(xué)生如何在運(yùn)算模塊中添加比較大小的控件并進(jìn)行賦值、判斷。

設(shè)計意圖：數(shù)據(jù)在應(yīng)用中體現(xiàn)價值與生命力，本環(huán)節(jié)通過增加LED小燈及程序設(shè)計，完成了一件科技小作品，實(shí)現(xiàn)了溫度的“可視化”。雖進(jìn)入教學(xué)后半程，但該過程的科學(xué)性、趣味性、實(shí)用性都非常明顯，學(xué)生的探究欲得到了更好保護(hù)與激發(fā)。

（三）歸納總結(jié)，拓展延伸

師：這節(jié)課主要掌握了哪些信息科技知識與技能？暢想一下應(yīng)用今天的知識還能設(shè)計出哪些有趣又實(shí)用的創(chuàng)意作品？

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)主要是對前面各類觀測、設(shè)計、操作、展評的回顧與總結(jié)，以便學(xué)生牢固掌握本課新知。同時，思維需要拓展發(fā)散，創(chuàng)新創(chuàng)造源于對生活的觀察和思考。激活學(xué)生的智創(chuàng)思維能力，提高數(shù)字化合作與探究能力是新時代教學(xué)的要旨。

八、教學(xué)反思

本節(jié)課的核心內(nèi)容是讓學(xué)生理解和使用變量來編程。如何在教會學(xué)生使用變量的同時，培養(yǎng)學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)中的“計算思維”“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”等，是教者始終思考的要點(diǎn)。學(xué)生愿意去想、去嘗試，才是一切的開端，所以教者將測溫這個富有生活氣息的操作作為切入點(diǎn)。如何測——需要傳感器;測得的溫度存何處——變量;怎樣提高測量的準(zhǔn)確性——加入循環(huán)控件實(shí)時測量;測得的數(shù)據(jù)應(yīng)用在何處——兩種溫度轉(zhuǎn)換、與LED小燈搭配展示提醒等。

因此，教者認(rèn)為本節(jié)課有以下兩個成功處：一是將測溫運(yùn)算貫穿整個課堂，把教學(xué)任務(wù)穿插在一系列小問題、小活動中，老師變成一位“引導(dǎo)者”來幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并自主討論出解決方案，進(jìn)行實(shí)踐嘗試，學(xué)生成為課堂的真正主體。二是任務(wù)設(shè)置由淺入深、層層遞進(jìn)，教者考慮到學(xué)生的接受能力、操作水平等參差不齊，為了讓所有人都能收獲編程帶來的喜悅，課堂一開始，用前面學(xué)過的循環(huán)控件來過渡，大部分學(xué)生能夠立刻想到并完成作品。同時通過小組合作的形式，打破學(xué)生之間的技術(shù)屏障，以一點(diǎn)帶動一面、一面帶動一片的合作模式，增強(qiáng)學(xué)生之間的合作意識和分享欲。

通過課堂教學(xué)實(shí)踐，教者也感覺到在課前設(shè)計與課堂演繹中還存在缺憾。例如，對老師測溫所得的數(shù)據(jù)和學(xué)生操作完成后測得的數(shù)據(jù)，沒有設(shè)計一個數(shù)字化工具來記錄收集、呈現(xiàn)展示，光靠眼睛觀察判斷效果不夠直觀明顯。同時，本課容量偏大，部分環(huán)節(jié)的處理不夠到位。

九、點(diǎn)評

本課例是筆者參加江蘇省“領(lǐng)航杯”信息化教學(xué)能手大賽市選拔賽展示的一節(jié)公開課。該項(xiàng)競賽涉及各學(xué)科，在評審選手教學(xué)基本功的同時，強(qiáng)調(diào)信息化、數(shù)字化方式手段在教學(xué)中的科學(xué)高效應(yīng)用，以真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，突破教學(xué)重難點(diǎn)。

由此，在教學(xué)設(shè)計時，筆者深入分析了教材與學(xué)情，尋找本課與新技術(shù)、新設(shè)備的融合點(diǎn)，對教學(xué)資源進(jìn)行了重構(gòu)與精選，確立了“淡化‘小貓’角色，緊扣‘出題’核心，聯(lián)系生活情境，展現(xiàn)創(chuàng)意溫度”的總思路。本課的設(shè)計特色主要體現(xiàn)在以下三方面。

一是軟硬件結(jié)合?！敖獭迸c“用”的一致性是教育的重要追求，信息科技倡導(dǎo)“智創(chuàng)”造物，單一的程序設(shè)計僅是紙上談兵，“鼓勵‘做中學(xué)’‘用中學(xué)’‘創(chuàng)中學(xué)’，凸顯學(xué)生的主體性”是《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》提出的明確要求，本課中無論是測溫數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化還是溫度展現(xiàn)為不同顏色的小燈，都是學(xué)以致用在生活中的體現(xiàn)，也是軟硬件結(jié)合教學(xué)帶來的一大成果。

二是跨學(xué)科主題活動。在2022版課標(biāo)中，設(shè)計“跨學(xué)科主題活動，小型系統(tǒng)模擬”是第三學(xué)段（5～6年級）的重要教學(xué)任務(wù)，本課安排的硬件連接、實(shí)時測溫、溫度轉(zhuǎn)化、小燈變色等活動，既自成一體，又全方位融入數(shù)學(xué)、科學(xué)、勞技等學(xué)科知識，打通了學(xué)科間無形的壁壘，讓教學(xué)的趣味性、綜合性、前瞻性得到顯著提升。

三是學(xué)習(xí)支架清晰。對學(xué)習(xí)支架狹義的理解是要給學(xué)生搭建“跳一跳，夠得著”的平臺，且這個平臺應(yīng)是螺旋式上升的。本課從初始的觀看奇妙的測溫到自行組裝測溫、溫度轉(zhuǎn)化與可視化應(yīng)用，其梯度是顯而易見且引人入勝的，牢牢抓住了學(xué)生的“心”，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與探究性得到充分保障?？v觀整節(jié)課，學(xué)生的創(chuàng)新力、學(xué)習(xí)力和遷移力都得到了較好的培育與提升。

誠然，如果在設(shè)計時能深入了解學(xué)生的基礎(chǔ)，尤其是對各類硬件的操作技能了解到位，并做出合理安排，就能節(jié)約寶貴的課堂教學(xué)時間。對各類數(shù)據(jù)的收集、分析可以借助相關(guān)軟件，進(jìn)一步數(shù)字化、可視化。要注意探索利用信息科技手段解決問題的過程與方法，這一點(diǎn)教者也有體會。教學(xué)永遠(yuǎn)是一門遺憾的藝術(shù)，面對處于時代前沿的信息科技學(xué)科，我們只要積極探索、主動思考，就一定會綻放新的光彩！