聚焦计算思维，创新学科融合——《画正多边形》教学案例

陈铭鸿 江苏省无锡市新吴区旺庄实验小学

● 学科核心素养

信息意识：确定解决问题的需求和数据源，主动获取、筛选，分析数据，解决问题。

计算思维：能用自然语言、流程图等方式描述算法。将任务分解成实施步骤，采用循环等分支结构控制实施过程，通过编程验证修改过程。

数字化学习与创新：体会算法的特征，有意识地将其应用于数字化学习过程中。

信息社会责任：了解算法的优势对解决问题的重要性。

● 课程标准要求

（1）通过生活中的实例，形成观察与分析问题的一般方法，发展计算思维，初步具备应用信息科技解决问题的能力。

（2）通过详实的教学活动培养实践探究精神，在活动中感受成功与喜悦，激发情感，提高对编程学习的兴趣，体会算法的优势，培养创新思维。

● 教材分析

本节课内容源自江苏凤凰科学技术出版社出版的小学信息技术五年级《画正多边形》一课，学习任务是认识“画笔”模块，并能运用相关控件画正多边。第一部分，学习使用“抬笔”“落笔”“画笔颜色/大小”“重复执行”等控件画正多边形。理解“旋转”角度是个难点，可以从生活中的“旋转”入手，建议从画正方形开始，再画正三角形、正五边形等各类正多边形，循序渐进，让学生在不断调试的过程中，观察并归纳出一定的规律。第二部分，在编程过程中锻炼学生的抽象思维。第三部分，展示更多有趣的组合图形，拓展应用并培养学生的创新意识。

● 学情分析

在学习本节课之前，学生已经认识可视化编程软件并了解其基本功能，已拥有一定的编程思维，掌握了基本的搭建脚本的方法，能拖动相应的模块控件进行简单的指令操作。由于本课涵盖的知识点比较多，还涉及数学学科中的“外角”与“旋转”概念，因此，在教学中要适当安排一些探究环节，让学生由所学的数学概念引申到编程中来，体会算法的特征。

● 教学目标

①认识“画笔”模块中的各种控件。②了解并会使用控件：“重复执行”。③掌握画正多边形的一般方法。④学会观察与分析问题的一般方法，掌握问题解决的一般过程。⑤通过详实的教学活动培养探究实践精神，在活动中感受成功与喜悦，激发情感，提高对编程的学习兴趣，帮助形成创新意识。

● 教学重难点

重点：认识“画笔”模块中各控件的常用功能。

难点：理解画正多边形的一般方法及解决问题的一般过程。

● 教学准备

计算机教室、教学课件学件、电子教学广播系统。

● 教学过程

1.激趣导入

师：大家喜欢画画吗？平时使用什么工具画画呢？电脑高手小猫也跃跃欲试，想画一画各种正多边形，我们一起来欣赏一下它的作品吧！（电脑展示各种多边形图案）今天，我们就和小猫高手一起学画正多边形。（板贴：画正多边形）

设计意图：通过学生喜闻乐见的画画入手，引起学生兴趣，通过与电脑高手小猫的对比，为之后引申出在可视化编程软件中用编程的方式画画做铺垫。

2.新授驱动

任务一：画直线。

师：大家打开可视化编程软件，看一看，找到小猫使用的模块了吗？这就是我们今天要认识的一个新的模块——画笔。大家翻开教材第20～21页，自学内容——画直线，依次试一试画笔模块里的控件，找到画出一条线段的方法。（学生尝试画一条线段）你们可以控制线段的长度吗？如何改变线段的粗细？如何改变线段的颜色？在“画笔”模块中，“将画笔大小增加”和“将画笔粗细设定为”控件有什么区别？如何在下一次画直线前清空画布？（学生回答）通过归纳，我们可知“移动步数”可以控制线段的长度，“将画笔粗细设定为”控件可以改变线段粗细，“将画笔颜色设定为”可以改变线段的颜色。

设计意图：通过任务驱动法，先让学生自学教材，培养完成简单任务以及自主学习的能力，在交流汇报中培养学生的语言文字表达能力，逐步加深学生对“画笔”模块及其相关控件的认识。

任务二：画正方形。

师：请大家仔细观察，小猫是怎样走出一个正方形的？我们请一位同学仿照小猫上前来走走。（学生交流：原来小猫每走完100步，都要向右旋转90度，这个90度就是正方形的外角度数。把这些指令组合到一起，便得到了画正方形的脚本。教师演示脚本）观察这段脚本，为什么这段脚本的指令都是重复的？有没有什么好办法简化脚本？

生：重复执行命令可以简化脚本。（学生尝试操作，画出正方形）

师：观察这段脚本，重复执行的次数是什么？移动的步数又是什么？旋转角度呢？（板贴：正方形→边数：4→移动100步→右转90度→重复执行4次）

小结交流：得到画正多边形的通用脚本，重复执行的次数为边数，移动步数为边长，旋转角度是外角度数。

设计意图：引导学生通过观察小猫脚本，从生活和数学的实例中初步了解“旋转”“外角”的意义，探究发现控件的作用，并由此得到画正多边形的通用脚本。

任务三：画正多边形。

师：验证一下画正多边形的通用脚本，画出如右图所示的两个图形，看看是否可行。（学生动手操作）

总结：正三角形→边数：3→移动100步→右转120度→重复执行3次。正五边形→边数：5→移动100步→右转72度→重复执行5次。

师：请大家观察表1，发现了什么规律？（学生交流，并总结得出如表2所示的结果）

表1

表2

知道边数，如何知道旋转角度？（小结：正N边形→边数：N→移动100步→右转360/N度→重复执行N次；引导学生验证：任选一个正多边形画一画，如正六边形、正八边形）

设计意图：引导学生使用通用脚本，在自主实践、观察对比中，帮助学生分析脚本，得出规律，培养学生分析观察和综合概括能力，引导学生找出画正多边形的一般方法以及解决问题的一般途径。

3.拓展延伸

完成教材中探究屋的第2题，尝试画出组合图形。

设计意图：拓展延伸，让学生在学会画正多边形的基础上，通过再次探究认识嵌套循环，找出循环体，为后续绘制规律的组合图形打下基础。

4.总结评价

师：今天你有什么收获？给自己课堂的表现打几颗星？请大家在课后利用本节课所学的知识创作出几个漂亮的组合图形，下节课我们来分享交流。

设计意图：总结全课，多元评价，让学生有所学，有所思，有所获。

● 教学反思

2022年4月，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》颁布，标准将“信息技术”改名为“信息科技”，该课程由地方课程变为独立的国家课程。标准中指出：“信息科技课程要培养的核心素养，主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。这四个方面互相支持、互相渗透，共同促进学生数字素养与技能的提升。”计算思维是信息科技中问题求解的思维方法，课程实施一定要突出解决问题，而且是真实的问题，是通过计算思维、信息科技手段解决的问题。

1.以学生为主体，点燃计算思维火花

信息科技是一门相对前沿的学科，如果教得太枯燥会让学生产生逆反心理，考虑到这一点，笔者在课前通过传统的绘画方式和电脑编程的对比，充分调动了学生的积极性，在后期创作过程中，教师也只是作为指引者，引导学生观察、对比、概括、总结，逐步用自己的方法找出一条解决问题的途径，学生的想象力和创造力得到了极大的培养和锻炼。学生是学习的主体，通过小组合作、展示交流等形式，能充分调动和发挥学生的主观能动性，锻炼他们的思维能力和表达能力，促进学生素养的全面发展。

2.以任务为驱动，搭建计算思维框架

通过任务驱动法，将任务分解为一系列的实施步骤，学生或参考教材自主学习，或小组合作学习，或自主探究学习，能用自然语言、流程图等方式描述算法，将问题分解为一个个子问题，自主验证，不断优化，最终完成任务。笔者在教学本节课时，给学生搭建一个以任务为驱动的计算思维框架，让学生自主操作，让他们思考如何实现心中设定的目标，最后通过不断完善优化自己的程序，体验算法在解决问题中的作用，领会算法的价值。

3.以融合为纽带，提升计算思维能力

本节课融合了许多数学知识，如正多边形的概念、旋转、内外角、多边形内角的度数等。以任务为驱动、问题解决为导向，将数学课与信息课相融合，增加了课堂教学的趣味性和互动性，凸显了对学生数学学习能力的提升以及信息核心素养的培养。

该教学案例是一节非常优秀的小学编程教育教学案例。学会编程不是信息科技教学的目的，学生的素养与能力发展才是我们所需要关注的。编程教育是培养计算思维的最好途径，编程教育并不是要培养“码农”，我们也不是要学生将来都成为程序员，而是要提升他们的计算思维水平，让计算思维伴随学生的终身学习与工作。因此，该教学案例始终围绕计算思维发展展开编程教学活动。从开始的学生学习动机激发，到学生学习活动展开时的支架设计，再到最后的总结评价，凸显学生计算思维发展的教学策略一一展开，也充分体现了教师娴熟高超的教学技艺。同时，该教学案例的另外一个突出亮点就是学科融合，在与数学学科知识的相互融合中，让编程有了应用价值，使得学生认识到编程的自动化功能，加深了学生对计算思维的理解。一节课的学习活动设计并不一定要很复杂，只要紧密围绕儿童认知发展主线，充分发挥学生的主动性，合理设计学习支架，就会取得很好的学习效果。