基于計算思維培養的編程游戲實踐研究

摘要：計算思維作為高中信息技術學科核心素養，在高中VB課堂教學中貫穿始終。分析傳統VB課堂教學中出現的教師難教、學生難學、課堂氛圍沉悶的“三難”現象，其“癥結”主要是計算思維培養的缺失與弱化。筆者認為，開發VB編程游戲，設計基于計算思維的VB教學流程，寓教于樂，能夠破解VB課堂教學中的“三難”現象，有效培養學生計算思維。

關鍵詞：編程游戲；VB；算法與程序設計；計算思維

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）12-0101-02

1問題的提出

高中Visual Basic（簡稱：VB）編程具有抽象性、邏輯性和實踐性的特點，是學生計算思維培養的重要“載體”。傳統VB課堂教學中，教師停留在VB基礎知識和語法，學生被動式的“VB題海”訓練，VB課堂氛圍“沉悶”，學生計算思維能力培養缺失。在浙江省普通高中技術選考中，學生由于計算思維能力不足，導致VB程序解題能力弱，VB試題得分率普遍偏低。筆者認為，開發VB編程游戲，設計基于計算思維的VB教學流程，能夠激發學生學習動機，活躍課堂氛圍，培養學生計算思維，提高VB課堂教學質量。

2基于計算思維培養的編程游戲流程設計

在高中VB課堂教學中，教師要站在計算思維培養的高度，鼓勵學生主動思考問題，主動分析推理，借助VB軟件開發程序解決實際生活問題。計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題、解決方案的過程中產生的一系列思維活動。[1]計算思維主要包括算法思維、評估、分解、抽象、概括五個要素。[2]根據計算思維的概念及要素分解，結合VB編程游戲教學的特點，筆者設計了基于計算思維培養的編程游戲環節（如圖1）。

基于計算思維培養的VB編程教學從計算思維的概念出發，將計算思維的要素滲透到教學流程的各個環節中，讓學生在自主、協作和探究中，理解掌握VB語法知識，達到知識遷移與思維能力培養的目標。

游戲體驗：教師展示游戲程序，學生體驗游戲。設置游戲情境，激發學生游戲興趣。

解析游戲：師生共同探究游戲實現需要解決的問題，形成方案，新舊知識串聯。

模仿游戲：在教師引導下，學習新知識，界面設計，編寫程序，調試運行，完善游戲。

改造游戲：學生掌握VB新知識的基礎上，對游戲進行二次創新與改造，將新知識進行遷移與靈活運用。

評價總結：通過評價了解學生對VB新知識的掌握程度，反思并優化教學的各個環節。

3基于計算思維培養的編程游戲案例

VB趣味編程游戲案例很多。筆者以《約瑟夫環問題》為例，進行枚舉算法與解析算法知識點學習。在以后的VB課堂教學中，將進一步拓展周期性變量變化的問題。

學習內容：約瑟夫環問題算法實現

學習目標：理解約瑟夫環問題。通過體驗約瑟夫環的游戲，分析問題，設計算法，編寫VB程序，調試，驗證結果。在解決約瑟夫環問題的過程中，培養學生的計算思維。

第一階段：游戲體驗

游戲規則：班級里選出5名學生，圍成1個圓圈，順序編號。從1號開始報數（從1到3報數），當報到數字3的學生退出圈子，下一位同學重新從1開始報數……。請問：最后留下的是第幾號學生？如果有n個學生圍成1個圓圈，最后留下的是第幾號學生呢？

設計意圖：學生體驗游戲，激發學習興趣，拓展思路，對約瑟夫環有初步的認知。

第二階段：解析游戲

師生共同分析，游戲的人如何編號，以及如何知道人在圈上還是不在。

設計意圖：培養學生計算思維，分步設計，逐步細化，有利于學生進一步探究。

第三階段：模仿游戲（完善代碼）

學生在“開始游戲”按鈕控件對象中，完善程序代碼，實現游戲功能。

設計意圖：將算法轉化成程序，培養學生的程序代碼編寫能力，體現學生計算思維。

第四階段：改造游戲——確定小組長

某班級共有學生n人，老師要組織暑期社會實踐活動，將學生按學號順序分成m個人一組，若不能平均分配，余下的人為一組。每組選出一位組長帶領全隊，名單的順序和組長的產生方法如下：先分成m個人一組，然后這m個人圍成一圈，隨機產生一個[2，m]之間的幸運數字y，從第一個人開始報數，數到y的人出圈；再由下一個人開始報數，數到y的人出圈，以此類推，最后一位將成為組長，并標記“*”號。其他組的產生方法相同。

問：學生人數及名稱如圖中所示，若每組人數改為7人，第一組的幸運數字是3，則第一組的組長是。

設計意圖：通過“確定小組長”的設計，進一步理解約瑟夫環特點，提高計算思維能力。

第五階段：評價總結

約瑟夫環問題是一個經典的算法，體驗游戲到VB程序實現。學生在教師的引導下，自學，互助，在游戲中學習VB知識，解決經典算法問題，培養學生計算思維。

4基于計算思維培養的編程游戲效果分析

經過一個學期的基于計算思維培養的VB編程游戲教學，通過問卷調查（前測、中測、后測）數據及訪談分析，參照學生期中、期末VB試題得分率。結果表明，基于計算思維的VB編程游戲教學，能活躍課堂氛圍，促進學生在學習情感，學習動機呈良好態勢發展；學生的計算思維顯著提升，能將VB知識應用到程序設計的分析問題中去，解決實際問題。

4.1 VB課堂學習氛圍顯著提升

基于計算思維培養的VB編程課堂氛圍呈現良好態勢，學生在VB學習動機，學習興趣方面，呈逐漸上升趨勢。游戲化的VB編程教學，能夠激發課堂活動，利于學生VB學習，克服了傳統VB課堂中的難教，難學，枯燥的問題。

4.2VB學習動機顯著激發

學習動機是推動學生學習的內在因素。基于計算思維培養的VB編程能夠激發學生學習動機，由應付技術考試到喜歡編程的人數，呈明顯上升趨勢。游戲化VB教學，能夠滲透、轉變學生學習動機。學生在計算思維培養前后有顯著的變化。

4.3學習成績分析

表1數據顯示的是我校高二年級學生技術期中測試成績。其中，技術A班（參加技術選考）成績，VB模塊平均分是6.5，而高二（3）班的VB模塊平均分是10.3，明顯在VB加試題得分率高于全體高二A班的平均水平。數據表明，趣味編程能夠加深學生對VB知識點的理解與應用。[3]

高中VB課堂教學中的計算思維培養，需要信息技術教師在教學中不斷挖掘與提煉，將教學內容與計算思維進行有效整合。將計算思維的要素融入VB課堂教學設計中，在VB編程游戲教學中開展基于計算思維培養的活動，充分發揮學生主觀能動性，促使學生自主、協作、探究，達到知識意義建構的同時又培養了計算思維能力，為學生終身發展奠定基礎。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部制定.普通高中信息技術課程標準[M].北京：人民教育出版社，2018：2.

[2] 謝忠新.中小學信息技術學科學生計算思維培養的策略與方法[J].中國電化教育，2015（11）：116.

[3] 賈靖林.趣味編程激發高中VB課堂活力研究[J].中小學電教， 2018（6）：65-67.

【通聯編輯：王力】