小學(xué)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)學(xué)科融合課程的設(shè)計(jì)

李莉莎

本研究以一節(jié)與數(shù)學(xué)學(xué)科融合的小學(xué)信息技術(shù)圖形化編程課為基礎(chǔ)，探索信息技術(shù)與各學(xué)科融合的常態(tài)化的可能性，并著重強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)科融合的重要性，同時(shí)使用課堂上伴隨式收集數(shù)據(jù)的模式，讓教師更精準(zhǔn)快速地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況以做調(diào)整。

一、設(shè)計(jì)意圖

2021年9月，深圳小學(xué)五年級(jí)（下）教材啟用了以Kitten源碼編輯器為基礎(chǔ)的新一代圖形化編程課程，極大地促進(jìn)了培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的目標(biāo)完成。為了讓學(xué)生在40分鐘課堂上既學(xué)到算法核心內(nèi)容，又能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法解決生活實(shí)際問(wèn)題并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到為解決問(wèn)題而將數(shù)學(xué)與信息技術(shù)融合的目的，本節(jié)課以“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”為例，先讓學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，然后根據(jù)學(xué)生自己的獲獎(jiǎng)需求，用數(shù)學(xué)的方法計(jì)算，再編程修改原來(lái)的程序，從而完成一個(gè)“有作弊器”的幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)，同時(shí)也更加深入地認(rèn)識(shí)到生活中常見(jiàn)的電信抽獎(jiǎng)詐騙實(shí)質(zhì)。

二、教材分析

本課選自粵教版信息技術(shù)教材第三冊(cè)（上）第五課。本教材是2021—2022學(xué)年度首次使用，使用的是Kitten源碼編輯器，雖然和Scratch有相似之處，但在積木塊功能設(shè)置上則不盡相同。Kitten編輯器非常適合小學(xué)階段培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力、跨學(xué)科解決問(wèn)題的能力，在編程過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能或動(dòng)畫(huà)效果，可有多種方式，因此在每節(jié)課授課過(guò)程中，不能讓學(xué)生局限于課本，應(yīng)在重點(diǎn)知識(shí)以及重點(diǎn)積木塊上對(duì)數(shù)學(xué)思維能力進(jìn)行升華，讓學(xué)生以解決實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)，發(fā)散思維，創(chuàng)新編程。本節(jié)課從五年級(jí)數(shù)學(xué)中角度的概念和知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，讓學(xué)生在圖形化編程中用已知的數(shù)學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題，帶領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)問(wèn)題，再形成算法，將問(wèn)題形象化、具體化、流程化，最終解決問(wèn)題，并且做到舉一反三和創(chuàng)新。

三、學(xué)情分析

經(jīng)過(guò)之前的課程觀察和問(wèn)卷星學(xué)情調(diào)查，五年級(jí)學(xué)生有很強(qiáng)的邏輯思維能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、理解能力以及電腦操作能力，同時(shí)編程中涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)也已學(xué)過(guò)，數(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備達(dá)到學(xué)科融合的要求，但將數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到編程中解決實(shí)際問(wèn)題的能力幾乎為零，同時(shí)大部分學(xué)生更傾向于實(shí)現(xiàn)絢爛效果的編程，對(duì)使用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的編程興趣不高。

四、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能目標(biāo)

復(fù)習(xí)數(shù)學(xué)的角度知識(shí)，了解概率的基本概念，能計(jì)算獲獎(jiǎng)率；理解流程圖的畫(huà)法，并能夠完成“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”的流程圖；深刻理解和熟練掌握“重復(fù)”“隨機(jī)數(shù)”“廣播”“如果”等積木塊的意義和使用方法；嘗試編寫(xiě)“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”的程序。

（二）過(guò)程與方法目標(biāo)

從讓學(xué)生體驗(yàn)“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”并思考角色數(shù)目、基本功能出發(fā)，了解“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”的流程圖，掌握制作“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”的程序設(shè)計(jì)方法，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)基本旋轉(zhuǎn)的效果，再通過(guò)完成兩個(gè)有難度梯度的改造任務(wù)，熟練應(yīng)用“重復(fù)”“隨機(jī)數(shù)”“廣播”“如果”等積木塊，在這個(gè)過(guò)程中充分理解概率的含義，并能獨(dú)立修改程序，改變中獎(jiǎng)概率。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

在完成不同難度梯度的任務(wù)中，體會(huì)通過(guò)計(jì)算與編程實(shí)現(xiàn)完美效果的樂(lè)趣，感受會(huì)編程的自豪，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心。同時(shí)也認(rèn)清生活中常見(jiàn)的抽獎(jiǎng)活動(dòng)可能是陷阱。

五、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：理解數(shù)學(xué)概率的含義，了解程序的順序結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)使用“隨機(jī)數(shù)”積木塊。

難點(diǎn)：運(yùn)用所學(xué)概率、角度知識(shí)，計(jì)算獲獎(jiǎng)概率，思考提升獲獎(jiǎng)概率的方法，并進(jìn)行編程。

六、教學(xué)過(guò)程

（一）溫故而知新

師：這節(jié)課的主題是制作“幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)”，老規(guī)矩，同學(xué)們先和老師復(fù)習(xí)之前所學(xué)的內(nèi)容，溫故而知新，老師想請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)告訴大家，想要讓坦克轉(zhuǎn)向這四個(gè)方向，要用到哪些積木塊？提示：你可以這樣說(shuō)，想要讓坦克轉(zhuǎn)向右需要用“面向0度”積木塊。

學(xué)生思考并回答讓坦克轉(zhuǎn)向四個(gè)方向所需積木塊。

師：老師想請(qǐng)三位同學(xué)說(shuō)說(shuō)圖1這三組積木塊的作用和效果。

生：三位同學(xué)回答三組積木塊的作用效果。

師：老師請(qǐng)大家再來(lái)思考一下圖2這些積木塊在效果上有什么區(qū)別呢？

生：第一個(gè)是收到廣播立刻一次性旋轉(zhuǎn)20度，另一個(gè)是慢慢地旋轉(zhuǎn)20度。

設(shè)計(jì)意圖：復(fù)習(xí)這三組與本節(jié)課有關(guān)的積木塊，再次區(qū)分有限循環(huán)與無(wú)限循環(huán)。

伴隨式數(shù)據(jù)收集：完成問(wèn)卷星第1題：重復(fù)執(zhí)行20次，旋轉(zhuǎn)2度，一共旋轉(zhuǎn)了多少度？（? ）

A.20度? B.40度

（二）知識(shí)大講堂

師：同學(xué)們掌握得還不錯(cuò)，那我們就進(jìn)入今天的知識(shí)大講堂環(huán)節(jié)，老師想請(qǐng)一位同學(xué)來(lái)試試運(yùn)氣。這位同學(xué)有三次抽獎(jiǎng)機(jī)會(huì)，沒(méi)有上來(lái)的同學(xué)，請(qǐng)認(rèn)真思考老師提出的三個(gè)問(wèn)題：1.指針最開(kāi)始是面向什么方向？2.指針每次停下來(lái)的位置是一樣的嗎？3.左上角的數(shù)字是什么？

生：體驗(yàn)作品并認(rèn)真思考后，分別回答：右邊，0度；不一樣；點(diǎn)擊開(kāi)始。

師：我們今天整節(jié)課都和角度這個(gè)數(shù)學(xué)概念有關(guān)系，大家還記得平角和周角嗎？

剛才沒(méi)有獲得一等獎(jiǎng)，很遺憾，不過(guò)我們可以想一想怎么讓自己制作的轉(zhuǎn)盤(pán)指針停在一等獎(jiǎng)處。問(wèn)題是：指針需要逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)多少度呢？我們約定，指針面向右的時(shí)候是初始位置，旋轉(zhuǎn)了0度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到這里旋轉(zhuǎn)了30度，旋轉(zhuǎn)到這里旋轉(zhuǎn)了60度。指針如果旋轉(zhuǎn)了至少30度但不超過(guò)60度就可以獲得一個(gè)二等獎(jiǎng)；第二個(gè)提示：轉(zhuǎn)盤(pán)有360度，被均分為12個(gè)度數(shù)相等的角，每個(gè)角有30度。請(qǐng)各位同學(xué)口算一下，想獲得一等獎(jiǎng)，至少需要旋轉(zhuǎn)多少度呢？算出來(lái)的同學(xué)請(qǐng)舉手。

生：思考并回答轉(zhuǎn)向30度；轉(zhuǎn)向315度；負(fù)45度。

師：在開(kāi)始編程前，還有兩個(gè)問(wèn)題：（1）怎樣讓指針在每一個(gè)角度都有可能停留呢？（2）怎樣先確定角度，并記錄下來(lái)，再去旋轉(zhuǎn)呢？我們需要用到變量！

變量：存放數(shù)據(jù)的容器

設(shè)計(jì)意圖：體驗(yàn)環(huán)節(jié)是最棒的吸引注意力的環(huán)節(jié)，也是編程前最重要的觀察思考環(huán)節(jié)。借這個(gè)環(huán)節(jié)，布置觀察任務(wù)，為后面作品完成鋪墊。

問(wèn)題1是為了讓學(xué)生注意到指針是從0度方向開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的。問(wèn)題2是為隨機(jī)數(shù)做鋪墊。問(wèn)題3是為變量知識(shí)點(diǎn)做鋪墊。讓學(xué)生在計(jì)算分析角度的過(guò)程中明白編程與數(shù)學(xué)密不可分。

伴隨式數(shù)據(jù)收集：完成問(wèn)卷星第2題：轉(zhuǎn)盤(pán)被均分成了6份，每個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)扇形區(qū)域有多少度？（? ）

A.100度 B.60度

（三）實(shí)踐出真知

師：在編程前，請(qǐng)同學(xué)們和老師一起畫(huà)一個(gè)流程圖，請(qǐng)問(wèn)，體驗(yàn)作品的同學(xué)最開(kāi)始點(diǎn)擊的是什么按鈕運(yùn)行的程序？然后呢？再點(diǎn)擊了什么？對(duì)了，“開(kāi)始”這個(gè)角色。這個(gè)角色被點(diǎn)擊后，發(fā)出了廣播“開(kāi)始”，接下來(lái)呢？“指針”角色收到了廣播“開(kāi)始”消息，就開(kāi)始旋轉(zhuǎn)起來(lái)了。指針是一直旋轉(zhuǎn)的嗎？不是的，旋轉(zhuǎn)一段時(shí)間就停下來(lái)了。最后，程序結(jié)束。同學(xué)們非常棒，和老師一起畫(huà)出了流程圖，我們把這種按順序一個(gè)過(guò)程接一個(gè)過(guò)程的流程圖，叫順序結(jié)構(gòu)流程圖。請(qǐng)同學(xué)們打開(kāi)桌面上幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)（學(xué)生版本）的文件。按照流程圖，要先從哪個(gè)角色開(kāi)始呢？對(duì)了，“開(kāi)始”這個(gè)角色。當(dāng)點(diǎn)擊開(kāi)始后，就會(huì)發(fā)送廣播消息給指針，請(qǐng)同學(xué)們把收到廣播消息的積木塊放在當(dāng)角色被點(diǎn)擊的下面?，F(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們選中“指針”角色，要對(duì)“指針”角色編程了，“指針”角色收到廣播消息要做什么呢？首先它需要面向初始方向，就是向右。接下來(lái)，就要開(kāi)始旋轉(zhuǎn)了，就需要用到“旋轉(zhuǎn)”這個(gè)積木塊了，請(qǐng)同學(xué)們把“旋轉(zhuǎn)30度”這個(gè)積木塊平接面向0度的下面，我們來(lái)試試，指針旋轉(zhuǎn)了嗎？旋轉(zhuǎn)了，可是只旋轉(zhuǎn)了一次，怎樣讓指針多旋轉(zhuǎn)幾次呢？要用哪個(gè)重復(fù)執(zhí)行呢？我們先來(lái)試試重復(fù)執(zhí)行，看起來(lái)指針一直轉(zhuǎn)到下課也抽不到獎(jiǎng)，那試試重復(fù)執(zhí)行20次，很好，多旋轉(zhuǎn)了幾次。請(qǐng)同學(xué)們完成指針的旋轉(zhuǎn)。

學(xué)生和老師一起操作完成作品。

設(shè)計(jì)意圖：該環(huán)節(jié)是教師帶領(lǐng)學(xué)生編程，師生一起操作完成基礎(chǔ)部分。目的在于鞏固基礎(chǔ)操作，操作過(guò)程中講解新知實(shí)踐。

伴隨式數(shù)據(jù)收集：完成問(wèn)卷星第3題：想讓指針每次旋轉(zhuǎn)1度，旋轉(zhuǎn)20次，應(yīng)該使用哪種重復(fù)執(zhí)行？（? ）

A.重復(fù)執(zhí)行? B.重復(fù)（? ）次

（四）融會(huì)貫通

師：接下來(lái)就是同學(xué)們?nèi)跁?huì)貫通的時(shí)刻了，老師有兩個(gè)任務(wù)給同學(xué)們。請(qǐng)看：任務(wù)一：請(qǐng)讓幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)的指針隨機(jī)停下來(lái)，可以用到這些積木塊。剛才同學(xué)們抽獎(jiǎng)運(yùn)氣不錯(cuò)，老師也想試試，不知道能不能中一等獎(jiǎng)。請(qǐng)同學(xué)們給老師加油。老師的運(yùn)氣很好，一直是一等獎(jiǎng)呀。你們想知道老師是怎么做的嗎？就是在指針旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，老師按下了空格鍵，指針就會(huì)自動(dòng)面向一等獎(jiǎng)的方向，并且程序停止，改變了中一等獎(jiǎng)的可能性大小。任務(wù)二：在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，若按下空格鍵，停在一等獎(jiǎng)處。任務(wù)三：讓中獎(jiǎng)的概率變大。

學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上獨(dú)立完成進(jìn)階任務(wù)。參考老師給出的提示。

設(shè)計(jì)意圖：任務(wù)一是在基礎(chǔ)作品上的改善，讓指針可以隨機(jī)停下來(lái)。任務(wù)二是在老師的示范下，激發(fā)學(xué)生在不同角度創(chuàng)新的思維。同時(shí)，課程過(guò)半，通過(guò)此展示活動(dòng)，再次吸引注意力，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望。任務(wù)三是在完成程序和理解概率的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，首先思考哪些方法可能提升概率，再進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算驗(yàn)證，最后編程實(shí)現(xiàn)該過(guò)程。

伴隨式數(shù)據(jù)收集：完成問(wèn)卷星第4題：轉(zhuǎn)盤(pán)被均分成了6份，有1個(gè)二等獎(jiǎng)，中二等獎(jiǎng)的概率是多少？（? ）

A.1/6? ? B.1/3

（五）總結(jié)與預(yù)知

師：今天我們學(xué)習(xí)了：（1）角度的知識(shí)。（2）“隨機(jī)數(shù)”積木塊的使用。（3）認(rèn)識(shí)了順序結(jié)構(gòu)，并繪制了流程圖。（4）中獎(jiǎng)概率計(jì)算方法。（5）修改程序，提高了中獎(jiǎng)概率。（6）請(qǐng)同學(xué)們完成問(wèn)卷星上的小測(cè)試。

學(xué)生和老師一起回顧并完成問(wèn)卷星中剩下的問(wèn)題。

設(shè)計(jì)意圖：加入大數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)獲得教學(xué)反饋。

七、教學(xué)反思

本節(jié)課采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，借助五個(gè)環(huán)節(jié)：溫故而知新、知識(shí)大講堂、實(shí)踐出真知、融會(huì)貫通、總結(jié)與預(yù)知將知識(shí)講授與完成任務(wù)貫穿起來(lái)，在環(huán)節(jié)結(jié)束時(shí)用30秒時(shí)間完成問(wèn)卷星的一個(gè)問(wèn)題，并在最后完成問(wèn)卷星剩余三個(gè)涉及整體課程的問(wèn)題。最后三個(gè)問(wèn)題，分別是：5.你完成了哪些任務(wù)？（多選）6.源碼編輯器中向右是多少度？（單選）7.重復(fù)30次是無(wú)限循環(huán)。（判斷）。根據(jù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)反饋，問(wèn)題1、2、3全部同學(xué)都能答對(duì)，但問(wèn)題4，答題過(guò)程較慢，雖然全部答對(duì)，但與個(gè)別同學(xué)課下單獨(dú)談話中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)問(wèn)題4的計(jì)算過(guò)程不是十分確定。問(wèn)題5中，有81.78%的學(xué)生完成了所有任務(wù)，有84.78%的學(xué)生完成了除任務(wù)三之外的其他三項(xiàng)任務(wù)，有82.61%的學(xué)生完成了前兩項(xiàng)任務(wù)，所有學(xué)生均完成了由老師帶領(lǐng)下的第一個(gè)基礎(chǔ)任務(wù)。說(shuō)明20%左右的學(xué)生在沒(méi)有老師帶領(lǐng)完成任務(wù)二、三的時(shí)候需要指導(dǎo)和幫助。問(wèn)題6中，僅有2.17%的學(xué)生回答錯(cuò)誤，說(shuō)明對(duì)Kitten編輯器界面已經(jīng)基本熟悉。問(wèn)題7中，8.7%的學(xué)生回答錯(cuò)誤，說(shuō)明大部分學(xué)生對(duì)無(wú)限循環(huán)和有限循環(huán)已能夠區(qū)分。個(gè)別學(xué)生還需在之后的課程中給予強(qiáng)調(diào)。最后學(xué)生完成了所有任務(wù)，了解到了生活中抽獎(jiǎng)活動(dòng)的本質(zhì)，也提升了學(xué)習(xí)編程的熱情和信心。

（作者單位：廣東省深圳市龍崗區(qū)南京師范大學(xué)附屬龍崗學(xué)校）

編輯：趙飛飛