面向計算思維培養(yǎng)的少兒編程項目學(xué)習(xí)與案例設(shè)計研究

劉偉蘭

摘要：在實施教育信息化2.0的時代，小學(xué)信息技術(shù)課程內(nèi)容也做了相應(yīng)的更改，以適應(yīng)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)尤其是計算思維培養(yǎng)的需要?！吨行W(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》指出：中小學(xué)生應(yīng)了解程序設(shè)計的基本思想，有效培養(yǎng)邏輯思維能力。因此，推動少兒編程與計算思維培養(yǎng)尤為重要。基于此，本文以粵教版小學(xué)信息技術(shù)第三冊上第7課《綜合活動一：小火龍大冒險》為例，對面向計算思維培養(yǎng)的少兒編程項目學(xué)習(xí)與案例設(shè)計進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：計算思維;少兒編程;項目學(xué)習(xí)

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2021）S2-0029-03

前言

國務(wù)院頒發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程，推廣編程教育。2020年，教育部發(fā)布《關(guān)于組織開展未來學(xué)校創(chuàng)新發(fā)展課題——編程課程體系與教學(xué)模式研究的通知》，通知指出，將有計劃推進(jìn)編程教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的普及與開展，提升中小學(xué)在編程教育領(lǐng)域的研究與實踐水平。筆者所在小學(xué)信息技術(shù)課程已開設(shè)的圖形化編程有SCRATCH、源碼編輯器。學(xué)生經(jīng)過系統(tǒng)學(xué)習(xí)，能夠完成制作一款簡單的游戲、一幅精彩的動畫、一個生動有趣的故事等。在學(xué)完編程課程后，學(xué)生的邏輯思維和小組合作意識增強，學(xué)生綜合素養(yǎng)得到提高。

計算思維的定義及特征

1.計算思維的定義

周以真教授認(rèn)為計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。又有學(xué)者認(rèn)為計算思維是一個問題解決的過程。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，加強對學(xué)生計算思維培養(yǎng)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮小組團(tuán)體合作的作用，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.計算思維的特征

計算思維的主要特征有：①實現(xiàn)積極分析問題和解決問題;②主動抽象問題、分解問題;③使用構(gòu)造解決問題的模型和算法;④善用迭代和優(yōu)化;⑤最后形成高效解決同類問題的范式。

少兒編程的特點

少兒編程屬于一種可視化的圖形編程，它的目的是培養(yǎng)小學(xué)生對編程的認(rèn)識，提升學(xué)生的編程能力，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

少兒編程具有以下特點：

（1）算法簡單化。讓學(xué)生通過有趣的圖形化編程模塊學(xué)習(xí)復(fù)雜的程序語言與邏輯，讓編程簡單得像搭積木。學(xué)生通過拖拽、拼接指令積木塊賦予角色命令，從而設(shè)計出有趣的游戲、故事、動畫等作品。

（2）內(nèi)涵豐富。在編程時，要考慮積木的邏輯、參數(shù)的設(shè)定等設(shè)計問題;在選角色、場景時，要考慮是否美觀;在設(shè)置角色的動作時，要考慮坐標(biāo)和角度等數(shù)學(xué)問題。

（3）具有可控化。學(xué)生編寫的程序，大部分是自動運行的，如果適當(dāng)增加控制程序的模塊，可提高學(xué)生的參與感、體驗感。

（4）具有開放的環(huán)境。做好的作品可以通過訪問少兒編程網(wǎng)站上傳并與他人分享，也可登錄知名的兒少編程網(wǎng)站進(jìn)行編程學(xué)習(xí)。通過開放的網(wǎng)絡(luò)空間，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力，加強學(xué)生的溝通和交流。

項目學(xué)習(xí)定義及特征

1.項目學(xué)習(xí)定義

項目學(xué)習(xí)強調(diào)的是以問題解決為中心、多種學(xué)習(xí)途徑相整合，實現(xiàn)向“學(xué)習(xí)者為中心”和“能力中心型”教育的轉(zhuǎn)變。在小學(xué)信息技術(shù)教材中，每節(jié)課程也是按照項目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式來編排的，簡單的來說，項目學(xué)習(xí)是以任務(wù)為主線的教學(xué)模式。

2.項目學(xué)習(xí)的主要特征

①創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實的問題情境;②布置一定數(shù)量的學(xué)習(xí)任務(wù);③強調(diào)學(xué)習(xí)活動中的合作;④關(guān)注多學(xué)科交叉的知識;⑤最終完成一個或多個作品;⑥課堂評價多樣化。

面向計算思維培養(yǎng)的少兒編程項目學(xué)習(xí)與案例設(shè)計

下面筆者根據(jù)計算思維項目學(xué)習(xí)的定義及特征，以粵教版小學(xué)信息技術(shù)第三冊上第7課《綜合活動一：小火龍大冒險》為例，對面向計算思維培養(yǎng)的少兒編程項目學(xué)習(xí)與案例設(shè)計進(jìn)行闡述。

1.教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo)：了解游戲設(shè)計的六個組成要素;學(xué)會使用“碰到角色”和“碰到顏色”兩個積木;能夠以玩家視角優(yōu)化游戲程序;學(xué)會根據(jù)游戲設(shè)計六要素分析程序、編寫程序。

過程與方法目標(biāo)：通過欣賞“小火龍大冒險”游戲，了解游戲設(shè)計的六個要素;運用思維導(dǎo)圖分析“小火龍大冒險”，提高邏輯思維能力;通過搭建“小火龍”腳本，學(xué)會“碰到角色”和“碰到顏色”條件的合理使用;能夠優(yōu)化游戲程序。

情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)：通過制作“小火龍大冒險”游戲，體會少兒編程的樂趣;引導(dǎo)學(xué)生正確對待網(wǎng)絡(luò)游戲。

2.教學(xué)內(nèi)容

制作一個用鍵盤光標(biāo)鍵控制的“小火龍大冒險”游戲。

3.教學(xué)重難點

教學(xué)重點：了解游戲六要素，分析角色需求，理順腳本設(shè)計思路;學(xué)會設(shè)置碰到某種情況做出相應(yīng)響應(yīng)。

教學(xué)難點：學(xué)會分析和編寫程序，學(xué)會設(shè)置參數(shù)。

4.教學(xué)過程

（1）創(chuàng)設(shè)問題情境

①教師演示“小火龍大冒險”游戲，讓學(xué)生思考一個完整的游戲由哪些要素構(gòu)成。學(xué)生閱讀書本并回答，師生總結(jié)出游戲的六要素。②師生共同分析“小火龍大冒險”游戲的六要素并通過課件展示。

（2）算法設(shè)計

根據(jù)“小火龍大冒險”的六要素，各小組進(jìn)行算法設(shè)計。學(xué)生可以共同討論和閱讀書本，嘗試書寫腳本程序。教師課件演示已學(xué)過的積木。

（3）實踐操作

①布置任務(wù)一：設(shè)置場景角色、行動。

要求：添加靜態(tài)場景和動態(tài)場景，并完成動態(tài)場景的設(shè)置——讓第一個螺旋電柱逆時針旋轉(zhuǎn)，讓第二個螺旋電柱順時針旋轉(zhuǎn)。

教師巡視并作個別輔導(dǎo)，記錄各小組的完成情況。學(xué)生匯報演示，教師小結(jié)搭建兩個螺旋電柱的技巧，強調(diào)調(diào)整合適的旋轉(zhuǎn)角度。師生通過課件演示編寫的腳本。教師課件演示已學(xué)過的積木。在游戲場景設(shè)置好后，能不能用鍵盤來控制“小火龍”移動呢？

②布置任務(wù)二：添加小火龍角色，用鍵盤“↑”“→”鍵控制小火龍向上、向右移動。

要求：從素材庫添加小火龍角色，編寫程序控制小火龍移動。

教師巡視并進(jìn)行個別輔導(dǎo)，記錄各小組的完成情況。學(xué)生代表演示用鍵盤“↑”“↓”“←”“→”鍵控制小火龍向上、向下、向左、向右移動。現(xiàn)在能用鍵盤控制小火龍移動了，而游戲的規(guī)則是小火龍在移動的過程中要避開電線和螺旋電柱，到達(dá)終點才能獲得勝利。師生課件演示設(shè)置角色碰到某種情況作出相應(yīng)響應(yīng)，學(xué)習(xí)使用“碰到角色”和“碰到顏色”兩個積木。

③布置任務(wù)三：添加“終點”角色，繼續(xù)搭建小火龍碰到電線、螺旋電柱、終點三種情況的響應(yīng)。各小組合作完成，教師巡視進(jìn)行個別輔導(dǎo)。學(xué)生匯報演示。

④布置任務(wù)四：添加“成功”角色，把角色隱藏起來。搭建“成功”程序，實現(xiàn)小火龍碰到終點一瞬間勝利的音樂響起，“成功”角色出現(xiàn)在舞臺中央。教師巡視并進(jìn)行個別輔導(dǎo)，記錄各小組的完成情況。學(xué)生匯報演示。

（4）成果交流

經(jīng)過師生的共同努力，各小組完成了四個學(xué)習(xí)任務(wù)，完成了一個游戲的制作。現(xiàn)在請各小組長評選本組最佳作品并將作品發(fā)送到教師機。教師用網(wǎng)絡(luò)教室向全體同學(xué)展示各小組作品，請大家投票評選六份優(yōu)秀作品。在全體同學(xué)的見證下最后請學(xué)生代表匯報優(yōu)秀的作品好在哪里，還有哪些需要改進(jìn)的地方。師生共同評析作品，對優(yōu)秀作品給予獎勵，學(xué)生對照作品繼續(xù)完善自己的作品，學(xué)生可以嘗試修改參數(shù)，讓游戲更具挑戰(zhàn)性，實現(xiàn)優(yōu)化程序。

（5）活動評價

通過一節(jié)課的緊張學(xué)習(xí)和探究，請每位學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況填寫書本的“小盤點”，學(xué)生請一名同學(xué)給“小盤點”寫上評價意見，接著讓學(xué)生代表談?wù)勛约旱氖斋@。師生共同回顧本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，鞏固一個完整的游戲包含六大要素，提醒不能沉迷網(wǎng)絡(luò)游戲，培養(yǎng)學(xué)生從小樹立遠(yuǎn)大的目標(biāo)。

結(jié)束語

總之，在小學(xué)信息技術(shù)課堂實施項目學(xué)習(xí)有助于讓更多的學(xué)生參與體驗學(xué)習(xí)，學(xué)生通過創(chuàng)設(shè)問題情境設(shè)計學(xué)習(xí)方案，完成各個任務(wù)。學(xué)生可用小組合作等方式探究本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，能夠完成一個或多個作品，在成果展示交流中學(xué)會欣賞、溝通、合作，促進(jìn)全面發(fā)展。

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