坐标在小学编程课中的运用

何广林

编程中为了准确确定角色的位置和实现角色迅速地移动到指定位置，通常会利用到坐标。而小学生对于坐标的概念、知识的应用只停留在用行和列来确定物体的“位置”，并不清楚坐标中值的意义和作用。

在图形化编程软件中，坐标如图1。

在图中，横着的称为“X”轴，竖着的称为“Y”轴，X轴和Y轴交叉的地方称为“原点”。原点位置的坐标是（0，0）。在X轴原点右边的值为正值，左边值为负值。Y轴原点上方值为正值，下方值为负值。

小学四年级的学生在学习《确定位置》一课后理解和掌握了“用数对可以准确而简练地表示物体的位置”。为了帮助学生更进一步理解坐标，培养空间观念，现结合《小猫玩球》游戏教学案例，让学生在已有的“确定位置”数学知识基础上，顺利地完成游戏的设计和编写。

一、《小猫玩球》游戏中的角色：背景、小猫、球。编程环境：编程猫。

二、游戏玩法

游戏开始后，小球随机出现在“6行8列”的黑白方格中，小猫去追逐球，小猫碰到小球后小球消失，小猫每碰到小球一次，成绩增加1分。

三、《小猫玩球》游戏设计

（一）小猫角色程序设计和搭建

1.小猫位置的变化——移动

在本游戏中，学生首先要确定的是小猫如何移动，每次移动多少步才能到达下一格的正中央，这就是小猫位置的变换。

先以X轴为例，小猫往右移动，坐标值是在增加，移动的步数是“正数”，往左移动，坐标值在减少，移动的步数是“负数”。

通过学生对小猫沿X轴左右移动步数的认识和理解，再引导学生理解小猫沿Y轴上下移动：小猫往上移动，坐标值在增加，移动的步数是“正数”，往下移动，坐标值在减少，移动的步数是“负数”。可以得出如下思维导图，如图2。

2.确定小猫的初始位置

在编程时先要确定游戏开始时小猫（角色中心点）出现在舞台上最初（初始）的位置的坐标（如图3）。

3.确定触发小猫移动的“事件”

然后用“移动（   ）步”积木试出小猫移动到右边一格所需要的步数是“120”步。在此基础上可以利用“事件”模块中“放开右光标键”和“放开左光标键”编写小猫的移动程序。向右移动的步数是正数，反之往左移动的步数是负数（图4）。

然后结合坐标知识，让学生明白当小猫位置变换后，其相应的坐标值也变化了。如图5角色位置坐标（角色中心点）为X：-55 Y：-169（图5）。

同理，让学生自己编写小猫沿“Y”轴上下移动的程序，通过放开“上、下”光标键控制（如图6）。

（二）小球角色程序设计和搭建

1.小球出现在格子中央的规律

通过对小球出现在相邻格的编程测试，得出每次沿X轴移动120步就到达下一格的正中央。以图7为例，当小球从0格向右移动一格时，就增加120步，如移动到2格，增加2个120步，以此类推，可以用下面算式表示，小球初始位置为-290。用同样方法，可以推导出小球沿“Y”轴向上移动的规律。

2.小球随机出现（一）

在游戏中，小球会出现在不确定的某个黑白格中央。在编程中这种不确定性称为“随机”。在编写球的程序时，首先要确定球是向右移动还是向左移动，也就是沿“X”轴左右移动。现以小球出现在“图7”左下第一格位置为特例作说明。

观察上面的算式中， “0-7”代表的是移动的“格数”。其中小球的“初始位置”和移动的“步数”是不变的;变化的是移动的“格数”，小球移动到哪格是不确定的，也就是随机的，所以在编写程序的时候，要用到积木“运算”类中的“在（）到（）间随机选一个整数”。将数值改为“在0到7间随机选一个整数”。根据上面的算式，还需要用到加法和乘法运算积木。结合上面的编程要点，综合完成X轴坐标的确定（如图8）。

图8中的“-290”，是小球初始位置的X轴坐标。因为是向右移动位置，所以要用加法。如果从右往左移，就用X轴的初始坐标去减移动的步数。

学生理解完成了小球在沿X轴随机移动的程序编写后，再完成小球在沿Y轴往上随机移动的程序编写就不难了（如图9）。

3.小球随机出现（二）

小球的初始位置在任意格子（如图10）时的程序设计。

（1）把小球起点格位置和坐标原点联系起来，把起点格确定为“0”格。

（2）小球向右移动一格是“1”，向左移动一格是“-1”;向上移动一格是“1”，向下移动一格是“-1”。（这里移动一格是120步）

（3）在上述两点知识的基础上，讓学生明白小球沿X轴移动时，在下面的积木中（结合“图10”）应该填上“-5到2”（如图11）。

在此基础上编写“沿Y轴移动”的程序（如图12）。

（三）得分统计程序设计

1.加入变量“成绩”

2.给小球添加程序（如图13）。

在对小球移动进行编程时，首先要让学生从数学角度、数学思维上明白小球位置移动的原理，能理解位置移动各数值的变化，然后从编程角度思考该运用哪些积木模块。当学生理解小球沿X轴移动的道理后，再尝试编写沿Y轴移动就没有那么困难，然后再提出小球在不同格子位置时如何编写程序。

教师在编程教学过程中经常提出符合实际的问题，引入生活中的计算思维实例，让学生来建设流程。利用思维可视化工具培养学生计算思维能力，学生对问题的分析和解决，形成系统化的设计思想最终达成完整的解决方案，在潜移默化中培养学生的计算思维。