解决问题模式下计算思维教学实践

曹伟

学习主体与内容分析

1.学习主体

本节课教学对象是小学五年级的学生，经过一段时间的学习，学生初步掌握了Scratch的基本操作，能够独立创编简单的脚本。学生对程序设计中循环结构以及循环语句的嵌套使用有了一定的了解。同时，学生能够使用“图形编辑器”绘制图形。但是，学生对结构化程序设计思想的理解还比较浅，对结构化程序中语句嵌套使用的思维架构理解不够深入，主要以感知层面为主。

2.学习内容

本节课选自苏科版小学信息技术五年级Scratch程序设计中的《穿越迷宫》一课（课时安排：1课时），主要学习“侦测”类控件的用法，利用鼠标指针控制角色的移动，以及“条件判断”语句的概念和控件的使用方法，进一步巩固并加深理解选择结构与循环结构的嵌套使用。本节课着重体现程序设计中选择结构和循环结构的综合运用，让学生在实践中感受程序设计的结构化思维方式。

学习目标与教学重难点

1.学习目标

知识与技能目标：理解并学会颜色和角色侦测控件的含义与用法;初步掌握条件判断语句的概念及用法;学会利用“面向鼠标指针”控制角色的方法。

过程与方法目标：能够根据问题选择适当的程序结构，综合使用侦测与条件判断实现侦测类游戏创编。

情感态度与价值观目标：通过侦测类游戏的创编过程，体验抽象与建模的思想;通过对程序的测试与优化，体验迭代与复用思想;通过对条件判断过程的分析，体验解决问题模式中的计算思维。

2.教学重难点

重点：理解并掌握侦测与条件判断的含义及其控件用法;学会在流程图的辅助下创作游戏或者故事情节。

难点：在理解选择结构和循环结构的混合与嵌套使用的基础上运用侦测与条件判断控件创作故事或者游戏。

教学设计

1.教学策略与方法

本节课的主要知识点是“侦测”和“条件判断”的概念以及控件的使用方法。其中，在“侦测”类控件中重点介绍了颜色和角色的侦测控件。“侦测”类控件是一类特殊的控件，侦测控件是六边形积木，它不能单独使用，只能和控制模块中的判断语句或者运算模块中的比较语句联合使用，“侦测”类控件的返回值只能是True或False。因此，这部分的内容有一定的难度，为了降低学习难度，以便于学生对知识的理解与掌握，笔者尝试通过任务分解的方法，设计几个简单的任务，让学生在较为容易的任务活动中理解程序设计的逻辑结构。

此外，笔者还设计了以三层架构为基础的课堂活动，着力帮助学生构建算法思维，通过经历問题解决的过程促进学生计算思维的养成。结合“项目引导、任务驱动”的教学方法，以学生为主体、教师为主导，教师提出问题或设计项目，学生主动参与，整个教学过程以“导”为主展开教学活动。

2.教学设计理念

本节课，笔者围绕解决问题模式下的计算思维实践开展创新课堂教学。利用解决问题模式下的“三层结构”（从解决问题模式中的抽象层到解决问题模式中的建模层以及表征层）来指导整节课的设计，通过问题解决模式下的计算思维操作结构构建了结构化的课堂实施方略。此外，通过实施微项目的构建，培养学生的动手实践能力，利用“推方块”游戏的教学支架帮助学生在短时间内自主创编迷宫游戏，提高学生迷宫游戏设计能力。整节课注意对问题本质的把握以及对知识源的理解与渗透，在解决问题的过程中通过对项目任务的不断优化与迭代，积极培养学生的计算思维。

3.教学设计思路

本节课主要通过“玩—析—解—构—创”五个关键词开展问题解决模式下计算思维的实践教学。通过让学生寻找迷宫出路的方式激发学生的学习兴趣，在此基础上引导学生探寻迷宫新出路。在这个过程中帮助学生理解迷宫的起点、障碍物以及行走方式，通过对问题的分解帮助学生快速构建知识结构。然后结合物体“触碰”的概念帮助学生理解“侦测”的含义，从而建构“侦测”判断的模型，最终归纳出程序设计中的“条件判断”语句结构。最后通过小猫沿规定线路行走的微项目实践，检验学生对“侦测”判断的理解和掌握。在实践与创新方面，结合“推方块”游戏中教师提供的教学支架，让学生自主创编迷宫游戏，实现知识拓展与应用。

教学过程

1.联系生活

活动1：如图1所示。

设计意图：通过“迷宫小魔方”游戏帮助学生初步感知“侦测”的含义，并能够理解障碍物。

探究1：如图2所示。

设计意图：通过探究“推方块”小游戏，让学生体会什么是迷宫，思考如何穿越迷宫。

2.解决问题之抽象层

活动2：如103页图3所示。

设计意图：通过对任务的分解，明确迷宫游戏的终点判断和行走方式，分析规划设计迷宫地图以及设计障碍物。在此过程中帮助学生进一步理解设计迷宫游戏的关键要素。将问题进行抽象，形成多个小任务、小问题，从而帮助解决问题。

3.解决问题之建模层

探究2：如上页图4所示。

设计意图：通过实物分析法帮助学生理解“侦测”的含义，对“侦测”引发的判断有清晰的认识;通过建构模型帮助学生理解脚本，掌握“侦测”判断的本质;通过总结“侦测”判断的一般化用法，帮助学生深入理解“侦测”判断的内涵。

4.解决问题之表征层

活动3：如图5所示。

设计意图：通过设计只能走规定的线路，帮助学生进一步理解侦测的概念;在设计过程中检测学生对迷宫基本要素的理解，对起点、终点、障碍物、行走方式的掌握，其中还包括了“逆向思维”的构建，帮助学生更好地理解“侦测”判断;通过对项目的测试与优化，培养学生的迭代与优化思维。

5.实践与创新

活动4：如图6所示。

设计意图：通过教学支架引导学生设计迷宫，通过简单的角色复制与移动可以快速设计出迷宫游戏。借助“推方块”游戏的自主设计过程，引导学生思考如何提高游戏难度，引发学生深度思考如何实现一定时间内的容错机制。