基于计算思维的Flash教学设计

李 静，路 纲

陕西师范大学计算机科学学院， 西安 710119

基于计算思维的Flash教学设计

李 静，路 纲

陕西师范大学计算机科学学院， 西安 710119

计算思维是当今国际教育界关注的一个重要课题，对创新人才的培养起着非常重要的作用。文章运用计算思维方法设计Flash教学，以自主学习为主、师生互助交流为辅的方式展开学习活动，并通过实施教学实例“引导层动画”验证计算思维在学习和生活中的重要意义。相比传统教学模式，基于计算思维的教学对提高学生发现并解决问题的能力和培养创新思维具有更加重要的作用。

计算思维；自主学习；创新能力

随着信息技术的发展，教育的变革，学会思维与自主学习成为素质教育中最基本的内容,也是培养创新人才的重要环节[1]。信息技术环境对自主学习能力的要求越来越高，培养具备高效自主学习能力的人才成为亟待解决的问题。

计算思维是当今三大科学思维之一，在教学中的运用越来越受到教育单位的重视[2]。将计算思维观念引入学科教学，从课程内容角度把握系统的计算思维知识，注重可持续计算思维能力培养，提高学生分析问题和解决问题的能力，对培养自主能力及创新能力有着重要作用[3]。2010年7月，首届“九校联盟(C9 league)计算机基础课程研讨会”(C9会议)在西安交通大学举办，把培养学生的“计算思维”能力作为计算机基础教学的核心任务和目标[4]。但是，目前计算思维能力的培养仍然处于摸索阶段，还没有形成一套完整的方法体系。教师在教学中对学生计算思维能力的培养仍然是不自觉的、小规模的、探索性的，而不是自觉的、大规模的、系统化的[5]。

1 基于计算思维的Flash教学

1.1 计算思维

计算思维是建立在计算过程的能力和限制之上的，不管这些过程是由人还是由机器执行[6]。计算方法和模型给了我们勇气去处理那些原本无法由任何个人独自完成的问题求解和系统设计[7]。2006年3月，美国卡内基·梅隆大学计算机科学系主任周以真教授在美国计算机权威期刊“CommunicationsoftheACM”杂志上给出，并定义计算思维(computational think- ing)：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[8]。

计算思维可简单理解为解决问题时，要考虑问题的难度如何，属于哪类问题，有哪些解决方法，对比这些方法，找出最佳解决方法。在这一过程中用到的抽象、回推、递归、约简、嵌入、启发等方法都体现了计算思维，把一个困难的问题重新阐述成几个简单问题。

1.2 基于计算思维的Flash教学

教育中大多数教师注重教会学生某个知识点，忽视了思维过程的培养。Flash是实践性很强的课程，学生对于实践课兴趣较大。课堂上教师创设生动有趣、贴近生活的情境，引导学生从计算角度分析、比较、提出问题，进行抽象转化等活动，不仅使学生获得课程知识、学会解决问题，更重要的是认识到Flash实例就在我们身边，是认识和解决生活与工作问题的有力武器，同时获得计算思维解决问题的切身体验。

2 基于计算思维的Flash引导层动画教学案例[9]

Flash课程要求学生不仅学会制作动画，更重要的是理解基本原理、解决问题的基本特点及方法，真正理解计算思维在Flash教学中的作用，并从计算角度思考问题。

基于上述计算思维在生活学习中的作用和人才培养需求，该文运用计算思维学习“Flash引导层动画”，实践研究计算思维在提高学习效率和培养创新能力上发挥的作用。

2.1 明确内容，提出探究性问题

Flash动画中经常遇到一个或多个对象沿曲线运动的问题，这是对运动对象沿直线运动动画的引申，学生掌握了图层、关键帧、元件、直线运动动画等知识，并能制作简单动画。但那些让运动对象沿任意指定路径运动的动画看上去非常复杂，学生往往感觉无从下手。教师注意引导启发、注重台阶搭设、面向全体学生，使不同水平的学生都能有所收获，重要的是使学生体验到制作动画的乐趣，养成自主学习的习惯，培养学生的合作、探究精神，训练学生的思维，体验计算机完成动画的自动性。

通过前几节基本动画的学习，学生对各种动画制作已感兴趣。但在“Flash引导层动画”制作过程中，运动对象与引导线不重合，或引导层的位置错误，都不能实现效果，所以设置重点为：引导层及引导线的作用和创建方法。难点：运用引导层，制作曲线运动动画；运动对象与引导线的吸附操作。

2.2 学生体验真实情境，教师引导启发学生思考

教师打开准备好的实例，测试效果，引导学生明确上节课的主题是动作补间动画；然后打开带有山路背景的动作补间动画，此动画汽车没有沿路径运动，先将背景图层隐藏，待学生看清楚图层关系后，将该图层显示，然后测试该动画，提出问题：汽车是否沿山路运动？(学生思考)。最后打开动画：汽车沿山路运动。该动画应用了引导层和引导线，从而引出主题：引导层动画。学生对实践活动感兴趣，设置应用性和兴趣性的问题。

教师引导学生体会，Flash是一种交互式动画设计工具，可以实现网站所需的动态效果，设计化学实验过程辅助理解，等。这些都是通过Flash的几种基本动画逐帧动画和补间动画进行不同组合实现的。Flash动画如同演员在舞台上的表演，每个演员都有属于自己的舞台。类似的，Flash中抽象出的每个动画又可分解出任意个对象，如背景、运动对象。每个对象都有自己的舞台，即图层。

此处曲线运动问题递推为抽象出的各个动画的制作问题，已经学习了直线运动动画，如何用逐帧动画或补间动画实现曲线运动呢？启发学生结合数学知识直线转化折线，折线转化曲线的例子，为了便于理解，拿一根木条演示。学生提出解决办法：将直线上任意一点拉到直线外可得到折线，将连续多个点拉到直线外不同位置可以得到曲线，每个点相当于动画中的帧，所以曲线运动可以用逐帧动画来实现。结合数学知识，使学生意识到动画制作的递推分解思想可以渗透到其他学科中，进而开阔思维。

这是一种方法，但是如果曲线很长，需要的关键帧很多，实现逐帧动画的工作量太大。用另一种动画即补间动画完成的话会不会简便一些？亲自体验橡皮擦在纸张上的运动，在纸上任意画一条曲线，第一种：橡皮不受控制随意移动；第二种：使橡皮沿此线移动。请学生比较两种运动效果的异同。

2.2.1 学生总结 第一种运动的曲线可有可无，橡皮没有沿线移动，第二种橡皮按照曲线移动。

教师启发学生思考第二种运动较第一种运动多了什么对象？

学生总结：多了一条曲线，橡皮沿线移动。回归上述类比案例，曲线属于动画的一个对象，应该有自己的舞台(即图层)，因此需要添加一个曲线图层。

这种体验比学生只观看教师提供的实例更有趣味性和真实性，学生在兴趣中主动学习，积极探索，体验分解、抽象、递推在分析动画中的作用。学生在教师的引导启发下感受转化、仿真等方法在实际情境中的运用。

2.2.2 教师提出问题 曲线图层是不是直接“新建图层”就可以了？和普通图层一样吗？运动对象和曲线有什么关系？

结论：曲线相当于路线，作为引导线，所在的图层为引导层，相应的运动对象在被引导层上。两图层对象是牵引和被牵引的关系。

引导学生分析类比动画，学会用类比思想思考问题，进而发现问题。学生观察对比两个Flash界面，思考：如何添加引导层？(如图1、图2所示)

图1 直线运动时间轴界面

图2 曲线运动时间轴界面

对比图1和图2，可以看出图2多了一个图层即引导层，该图层不同于普通图层，而且汽车运动图层向右缩进了。该问题把分解和抽象思想展示给学生，把复杂问题“如何实现曲线运动”递推到简单问题“使用哪种动画实现曲线运动”，继而分解递推为“动画中各个对象，如背景、运动对象、路线等的制作”，最后回推到编辑工具的运用问题。背景图层通过导入素材实现，汽车运动图层是学习过的动作补间动画的制作，关键问题是引导层的制作。

2.2.3 通过分析，学生动手试一试，将遇到的问题先记下来 学生打开各自桌面上的“羽毛球.fla”文件，按自己所想制作羽毛球落下的动画效果，提高学生的观察和总结能力。通过观察思考、自主探究、交流合作，探索操作完成动画，学生所记录的问题可能就是该节的难点，在下面的过程中就可以针对性地突破。

2.2.4 教师查看部分学生的动画 根据学生发现的问题进行启发性指导，就存在的问题详细讲解制作的要点：

引导层：设定对象运动路径的特殊图层。

引导线：在引导层中绘制的运动路径(一般为一条平滑的曲线)。

如何添加当前图层的引导层：在当前图层名称上单击鼠标右键，在打开的菜单中选择“添加传统运动引导层”。

如何绘制引导线：可以使用铅笔工具、钢笔工具或直线工具。

此过程教师引导学生用递归方法制作动画，上一步的问题递推为更简单的问题“添加引导层，绘制引导线”，学生发现曲线运动问题最后回归到简单工具的使用，体会递归思想。

教师小结制作引导层动画的关键点：引导层必须在被引导层的上方；引导线必须绘制在引导层中；被引导的运动对象在起点和终点必须吸附在引导线的两端。

类比逐帧动画和补间动画实现曲线运动的过程，后一种方法更加方便快捷。

在此环节，教师主要引导和激励学生探索学习，结合实例分解动画要素，通过观察、比较、探究等一系列活动，归纳出引导层与引导线的用法，加深对知识的认识和理解，从而掌握曲线运动的本质。让学生体验学习过程中递归、类比等思想的运用。

2.3 探究学习，引导启发

掌握了此类问题的技巧后，学生能灵活运用此方法解决问题，教师启发学生思维，主动建构知识，培养其自主和举一反三的能力，在地理学科中为了更加容易理解地球公转原理，使此动态效果直观形象，我们需要制作地球公转动画展示给学生。设置以下任务：制作“地球绕太阳公转”动画。

学生打开桌面上的素材文件“地球公转.fla”，完成动画。

引导学生分析题目，地球沿着椭圆轨迹运动，运动路线正是本节所学的引导线。因此，可用引导层动画实现公转效果，地球公转问题转化为地球沿着椭圆运动的问题。进一步从动画中分解出对象背景、地球、太阳和椭圆。上述问题递推为各个对象的编辑问题。不断引导启发思考，开阔学生的思维。学生思考：椭圆曲线与上述曲线是否有区别？回归到制作要点上，椭圆曲线没有端点，是封闭曲线，那么对象怎么吸附在曲线上呢？

学生尝试完成操作，测试作品，展示成果，评价交流。教师选取典型作品，师生相互评价，交流心得，积极评价引导，拓展创新。

教师查看学生作品，发现问题：地球无法沿着椭圆运动。主要问题在于地球无法吸附在椭圆上，需要有点的出现才能实现此运动。结合数学知识中点构成线，逆向思考，如何从线获取所需的点呢？如果将椭圆曲线中任意一点去掉，此曲线就有了两个端点。因此，可以考虑将椭圆打开一个口，使地球在起点和终点分别吸附在椭圆两端点。这样就可以使地球沿着椭圆运动了。

由此总结得出，引导线不能是封闭曲线。此任务加深学生对引导层动画实质的理解。

设计此任务，拓宽学生视野，活跃思维，加强操作，体会递归思想的意义。体验动画制作的乐趣，通过其他学科实例不断启发学生找出问题的关键点，同时，使学生感受到Flash动画在学习其他学科知识上起到的作用，学会将Flash中类比、抽象、分解、递推思想运用在各个学科中。

2.4 反思总结

教师根据学生掌握情况提出迁移性知识，让学生用所学方法反思、迁移。

课后思考：如果需要在动画播放时显示引导线，应如何做？(需再新建一个图层)

此案例中，学生通过分解、转化等思维方法，顺利地完成学习任务，遇到问题时学习者可以化繁为简，分解复杂问题，从原理上理解引导层动画。

实践基于计算思维的引导层动画，加强学生对计算思维概念，如计算、抽象、分解、评价、设计、仿真、递推等的理解，灵活掌握计算思维方法的运用，学会将理论和生活实际相结合，熟练地将计算思维方法运用于生活中，体验计算思维对学习生活所起的重要作用。

计算思维学习不仅教会学生课程内容，更重要的是学会如何思维，如何高效地解决问题。文章以Flash“引导层动画”为例，阐明了计算思维在学习生活中的意义。当然还需要我们不断探索，努力实践，进一步研究完善计算思维的运用，这对于提高学生的信息素养和创新能力有很大作用。

[1]庞维国.自主学习理论的新进展[J].华东师范大学学报,1993(3):68-69

[2]陈国良.计算思维[J].中国计算机学会通讯,2012,8(1)：31-34

[3]董荣胜,古天龙.计算思维与计算机方法论[J].计算机科学,2009,36(1):1-4

[4]何钦铭,陆汉权,冯博琴.九校联盟.计算机基础教学发展战略联合声明[J].中国大学教学,2010(9)：7-11

[5]龚沛曾,杨志强.大学计算机基础教学中的计算思维培养[J].中国大学教学,2012(5):51-54

[6]陈国良,董荣胜.计算思维与大学计算机基础教育[J].中国大学教学,2011(1):7-12

[7]李廉.计算思维—概念与挑战[J].中国大学教学,2012(1):7-12

[8]周以真.计算思维[J].中国计算机学会通讯,2007,3(11):83-85

[9]郭鸿波.《Flash引导层动画》的教学设计[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/09a76cdd5022aaea998f0f1d.html,2010-11-30

Flash teaching design based on computational thinking

LiJing,LuGang

CollegeofComputerScience,ShaanxiNormalUniversity,Xi'an710119,China

Computational thinking is an important concern in today's international field of education and plays a very important role in producing innovative talents. We have designed Flash teaching by using the computational thinking approach, with autonomic study as the main part and teacher-student communication as the assistance, to carry out learning activities. By implementing the teaching example "layers of animation", we have verified the significance of computational thinking in study and life. Teaching based on computational thinking plays a more important role than the traditional teaching mode in improving students' ability to find and solve problems and developing innovative thinking.

computational thinking; autonomic learning; innovative ability

陕西师范大学教师教育研究专项资助成果(JSJY2012YB13)；2014年陕西师范大学信息化示范课程建设项目(计算机网络、C语言程序设计)和双语示范课程建设项目(计算机网络原理)

2015-03-02

李静(1989-),女，山西孝义人，硕士研究生在读，主要研究方向：信息技术教育。

路纲(1972-)，男，陕西洋县人，博士，副教授，主要研究方向：计算几何、人工智能、人机交互、智能优化算法。 电话：15319943248；E-mail：goforlg@126.com

G40-057

A

1004-5287(2015)05-0501-04

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201505007