基于计算思维培养的编程游戏实践研究

摘要：计算思维作为高中信息技术学科核心素养，在高中VB课堂教学中贯穿始终。分析传统VB课堂教学中出现的教师难教、学生难学、课堂氛围沉闷的“三难”现象，其“症结”主要是计算思维培养的缺失与弱化。笔者认为，开发VB编程游戏，设计基于计算思维的VB教學流程，寓教于乐，能够破解VB课堂教学中的“三难”现象，有效培养学生计算思维。

关键词：编程游戏；VB；算法与程序设计；计算思维

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）12-0101-02

1问题的提出

高中Visual Basic（简称：VB）编程具有抽象性、逻辑性和实践性的特点，是学生计算思维培养的重要“载体”。传统VB课堂教学中，教师停留在VB基础知识和语法，学生被动式的“VB题海”训练，VB课堂氛围“沉闷”，学生计算思维能力培养缺失。在浙江省普通高中技术选考中，学生由于计算思维能力不足，导致VB程序解题能力弱，VB试题得分率普遍偏低。笔者认为，开发VB编程游戏，设计基于计算思维的VB教学流程，能够激发学生学习动机，活跃课堂氛围，培养学生计算思维，提高VB课堂教学质量。

2基于计算思维培养的编程游戏流程设计

在高中VB课堂教学中，教师要站在计算思维培养的高度，鼓励学生主动思考问题，主动分析推理，借助VB软件开发程序解决实际生活问题。计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题、解决方案的过程中产生的一系列思维活动。[1]计算思维主要包括算法思维、评估、分解、抽象、概括五个要素。[2]根据计算思维的概念及要素分解，结合VB编程游戏教学的特点，笔者设计了基于计算思维培养的编程游戏环节（如图1）。

基于计算思维培养的VB编程教学从计算思维的概念出发，将计算思维的要素渗透到教学流程的各个环节中，让学生在自主、协作和探究中，理解掌握VB语法知识，达到知识迁移与思维能力培养的目标。

游戏体验：教师展示游戏程序，学生体验游戏。设置游戏情境，激发学生游戏兴趣。

解析游戏：师生共同探究游戏实现需要解决的问题，形成方案，新旧知识串联。

模仿游戏：在教师引导下，学习新知识，界面设计，编写程序，调试运行，完善游戏。

改造游戏：学生掌握VB新知识的基础上，对游戏进行二次创新与改造，将新知识进行迁移与灵活运用。

评价总结：通过评价了解学生对VB新知识的掌握程度，反思并优化教学的各个环节。

3基于计算思维培养的编程游戏案例

VB趣味编程游戏案例很多。笔者以《约瑟夫环问题》为例，进行枚举算法与解析算法知识点学习。在以后的VB课堂教学中，将进一步拓展周期性变量变化的问题。

学习内容：约瑟夫环问题算法实现

学习目标：理解约瑟夫环问题。通过体验约瑟夫环的游戏，分析问题，设计算法，编写VB程序，调试，验证结果。在解决约瑟夫环问题的过程中，培养学生的计算思维。

第一阶段：游戏体验

游戏规则：班级里选出5名学生，围成1个圆圈，顺序编号。从1号开始报数（从1到3报数），当报到数字3的学生退出圈子，下一位同学重新从1开始报数……。请问：最后留下的是第几号学生？如果有n个学生围成1个圆圈，最后留下的是第几号学生呢？

设计意图：学生体验游戏，激发学习兴趣，拓展思路，对约瑟夫环有初步的认知。

第二阶段：解析游戏

师生共同分析，游戏的人如何编号，以及如何知道人在圈上还是不在。

设计意图：培养学生计算思维，分步设计，逐步细化，有利于学生进一步探究。

第三阶段：模仿游戏（完善代码）

学生在“开始游戏”按钮控件对象中，完善程序代码，实现游戏功能。

设计意图：将算法转化成程序，培养学生的程序代码编写能力，体现学生计算思维。

第四阶段：改造游戏——确定小组长

某班级共有学生n人，老师要组织暑期社会实践活动，将学生按学号顺序分成m个人一组，若不能平均分配，余下的人为一组。每组选出一位组长带领全队，名单的顺序和组长的产生方法如下：先分成m个人一组，然后这m个人围成一圈，随机产生一个[2，m]之间的幸运数字y，从第一个人开始报数，数到y的人出圈；再由下一个人开始报数，数到y的人出圈，以此类推，最后一位将成为组长，并标记“*”号。其他组的产生方法相同。

问：学生人数及名称如图中所示，若每组人数改为7人，第一组的幸运数字是3，则第一组的组长是。

设计意图：通过“确定小组长”的设计，进一步理解约瑟夫环特点，提高计算思维能力。

第五阶段：评价总结

约瑟夫环问题是一个经典的算法，体验游戏到VB程序实现。学生在教师的引导下，自学，互助，在游戏中学习VB知识，解决经典算法问题，培养学生计算思维。

4基于计算思维培养的编程游戏效果分析

经过一个学期的基于计算思维培养的VB编程游戏教学，通过问卷调查（前测、中测、后测）数据及访谈分析，参照学生期中、期末VB试题得分率。结果表明，基于计算思维的VB编程游戏教学，能活跃课堂氛围，促进学生在学习情感，学习动机呈良好态势发展；学生的计算思维显著提升，能将VB知识应用到程序设计的分析问题中去，解决实际问题。

4.1 VB课堂学习氛围显著提升

基于计算思维培养的VB编程课堂氛围呈现良好态势，学生在VB学习动机，学习兴趣方面，呈逐渐上升趋势。游戏化的VB编程教学，能够激发课堂活动，利于学生VB学习，克服了传统VB课堂中的难教，难学，枯燥的问题。

4.2VB学习动机显著激发

学习动机是推动学生学习的内在因素。基于计算思维培养的VB编程能够激发学生学习动机，由应付技术考试到喜欢编程的人数，呈明显上升趋势。游戏化VB教学，能够渗透、转变学生学习动机。学生在计算思维培养前后有显著的变化。

4.3学习成绩分析

表1数据显示的是我校高二年级学生技术期中测试成绩。其中，技术A班（参加技术选考）成绩，VB模块平均分是6.5，而高二（3）班的VB模块平均分是10.3，明显在VB加试题得分率高于全体高二A班的平均水平。数据表明，趣味编程能够加深学生对VB知识点的理解与应用。[3]

高中VB课堂教学中的计算思维培养，需要信息技术教师在教学中不断挖掘与提炼，将教学内容与计算思维进行有效整合。将计算思维的要素融入VB课堂教学设计中，在VB编程游戏教学中开展基于计算思维培养的活动，充分发挥学生主观能动性，促使学生自主、协作、探究，达到知识意义建构的同时又培养了计算思维能力，为学生终身发展奠定基础。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部制定.普通高中信息技术课程标准[M].北京：人民教育出版社，2018：2.

[2] 谢忠新.中小学信息技术学科学生计算思维培养的策略与方法[J].中国电化教育，2015（11）：116.

[3] 贾靖林.趣味编程激发高中VB课堂活力研究[J].中小学电教， 2018（6）：65-67.

【通联编辑：王力】