談用可視化編程做數(shù)據(jù)模擬類課型的嘗試

管海蓉

在小學(xué)階段，學(xué)生通過可視化編程軟件的學(xué)習(xí)，來進(jìn)行算法學(xué)習(xí)，嘗試通過程序和算法解決問題。本課一方面希望嘗試使用可視化編程建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和模擬，幫助人們做推理和決策，以探索可視化編程的其他教學(xué)方向;另一方面希望在這個過程中，幫助學(xué)生習(xí)得借助程序設(shè)計工具解決生活問題的一般方法。其設(shè)計思路有以下特點。

借助可視化編程做模擬類課型的目標(biāo)

對于中高年級的學(xué)生來說，已經(jīng)具備使用可視化編程軟件解決問題的實際能力，但是他們并不了解計算機(jī)語言能解決的問題有很多，也不具備系統(tǒng)分析問題和解決問題的能力。因此，本課在學(xué)習(xí)使用計算機(jī)語言進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬的基礎(chǔ)上，注重培養(yǎng)學(xué)生將現(xiàn)實問題抽象為數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)能夠解決的問題的能力，幫助學(xué)生理解問題解決的思路，形成解決問題的一般方法。教師基于學(xué)生的原有認(rèn)知和已具備的能力，設(shè)計時下熱門話題的相關(guān)活動，通過建模研究“人群活動范圍對新冠疫情傳播的影響”，激發(fā)學(xué)生對計算機(jī)語言學(xué)習(xí)和應(yīng)用的興趣。學(xué)生在數(shù)據(jù)模擬的過程中，自主嘗試并且歸納出計算機(jī)語言解決問題的一般方法。

數(shù)據(jù)模擬過程中解決問題能力的提升

在授課過程中，教師設(shè)計了四個任務(wù)，以解決問題的一般方法貫穿全課，通過一次次引導(dǎo)學(xué)生分析問題，最終讓學(xué)生能獨立分析問題求解。遇到一個問題要使用可視化編程語言解決，首先要分析問題中涉及的角色，包括角色的各種造型和角色的初始狀態(tài)，注重培養(yǎng)學(xué)生使用算法分析問題求解時，設(shè)置初始狀態(tài)的良好習(xí)慣。其次將要解決的大問題分解成一個個小問題解決。再次是依次分解兩個小問題，逐一突破求解。在每一個小問題的分解和用可視化編程解決的過程中，學(xué)生還會遇到很多問題，如隨機(jī)函數(shù)的范圍設(shè)置不精確、控制角色執(zhí)行腳本的啟動指令選擇不合適、條件判斷時選擇的偵測條件不完美、變量的應(yīng)用缺乏邏輯性等。在課堂上根據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的問題，以提問的形式引導(dǎo)學(xué)生分析問題，最終找到最佳的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)整、有序的邏輯思維。

數(shù)據(jù)模擬過程中計算思維能力的養(yǎng)成

本課在引導(dǎo)學(xué)生解決問題的過程中，幫助學(xué)生了解解決問題的一般方法，其過程中的思考更是有助于提升計算思維能力。學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問題，站在計算機(jī)自動執(zhí)行的角度，建立“人群活動范圍對新冠疫情傳播的影響”模型，分解處理問題的過程，并用可視化編程語言實現(xiàn)模擬效果。學(xué)生在分解問題的過程中，將一個復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成若干子問題并將其進(jìn)一步簡化，直至分解成計算機(jī)可直接解決的問題，從而掌握解決問題的一般方法，形成問題解決的思路，在實踐中提高了自身的思維和解決問題的能力。在整個項目活動中，學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，分析和解決問題，逐漸具備問題求解的思維，能將解決問題的方案用“程序化”表達(dá)，形成了解決此類問題的一般策略。