聚焦問題解決，發展計算思維

郭巍丹 王衛東

● 教學內容分析

《過程調用》是浙江省小學信息技術五年級下冊的內容，位于第二單元“算法與程序設計”的第7課。本單元共有10課，通過“知識問題器”“有趣的繪圖”“計時器”這幾個項目展開，從中學習變量、列表、循環嵌套、過程調用、帶參過程等學科本體知識。通過本單元學習，學生能夠根據實際需求或問題編寫較為復雜的程序，提升用計算機程序解決問題的能力，發展計算思維，也為后續進一步學習程序設計作好鋪墊。本單元與初高中的相關單元一脈相承，但在小學階段主要以圖形化編程為載體。本課與其前后兩課緊密聯系，都是以計算機繪圖作為學習主題。前一課是利用循環和循環嵌套來繪制正多邊形和由正多邊形旋轉幾次之后得到的圖形。本課是在此基礎上，通過創建和調用“過程”（自制積木）來繪制更復雜的圖形，從中理解“過程”的概念和作用，進而為后一課《帶參過程》的學習奠定基礎。通過本課的學習，學生不僅要能夠在圖形化編程環境中根據需要合理使用“過程”，還要理解合理“過程”的作用，即運用“過程”可以使程序簡化、結構清晰，便于理解和調試。因此，在教學過程中要設計有梯度的任務與活動，引導學生認識、感知并理解，關注學生思維的發展。

● 學習對象分析

本課的學習對象是五年級學生。學生之前已經學習過圖形化編程，知道程序設計的三種結構——順序、循環和分支結構，能夠編寫簡單的程序。通過對前一節課學生編寫的程序進行統計和分析，了解到全體學生都能運用循環嵌套編寫程序繪制由正多邊形旋轉得到的圖形，具備了學習本課的基礎。通過問卷調查可知，絕大多數學生沒有接觸過圖形化編程中的“過程”。此外，有80%的學生對圖形化編程有較強的學習興趣，而選擇“不太感興趣”的學生的原因是其動作較慢、思維跟不上、不能順利完成全部任務，產生畏難心理。因此，將采用小組討論、同伴互助、教師個別指導等方式開展學習;同時，關注學生思維的發展，設計了基礎任務、進階任務和挑戰任務，滿足不同學生的需求，讓每一位學生都獲得成功感。筆者所在學校學生能熟練使用平板電腦，因此筆者在“算法與程序設計”單元教學中以iPad為工具，以硬殼編程APP為圖形化編程環境來組織教學，利用iPad中的“課堂”查看學生屏幕，把握學情，通過Team Model智慧教室系統和電子白板實時展現學習過程與結果，讓思維可見，同時也使得師生、生生的互動交流更加便捷。

● 教學目標

①通過小組討論、交流分享復雜圖形的繪制思路，體驗將大問題分解為小問題的方法，初步學會運用合理的算法形成解決問題的方案。②通過合作探究、小組展示、歸納小結等方式，理解“過程”的概念，掌握創建和調用“過程”的方法。③通過運用“過程”修改完善程序繪制出較復雜的圖形，理解“過程”的作用，并能將方法遷移到與之相關的問題解決中。

● 教學重難點及對策

重點：創建和調用“過程”。對策：通過小組討論、實踐探究、動態演示、歸納總結等多種方式加以突破。

難點：理解“過程”的作用。對策：通過觀察程序、修改程序、變式應用，循序漸進，逐步化解。

● 課前準備

根據教學內容和學生實際，在教學資源方面做如下準備：①學習環境——Team Model交互系統環境搭建。②教學軟件——硬殼編程APP、課堂APP（教師端）。

● 設計思路

信息技術課程發展提出的“四個轉向”，要求教師從關注知識技能的學習轉向關注問題解決能力的發展，從關注“應用行為”轉向關注“學科思維”。所以，在小學開展編程教育的目的更多的是幫助學生構建起新的思維模式，是“code to learn”而不是“learn to code”。因此，筆者在設計本課時，承接前一課并銜接后一課，整合教材中的任務，根據所在學校學生特點進行了適當處理，以計算機繪圖為學習主題，聚焦問題解決，著眼于思維發展，引導學生在用計算機程序繪制復雜圖形的問題情境中，經歷“分析問題——確定算法——編寫程序——修改完善”的過程，從中感知“由大到小逐層分解，由小到大逐步解決”的方法，并學會創建和調用“過程”，逐步理解“過程”的概念與作用，使學生在思考中感知，在實踐中體驗，在應用中拓展，在交流中提升。學生如果具備了這樣的思維與素養，在其他程序設計語言的學習中也能很快地遷移應用、創新設計，從而掌握用計算機程序解決問題最一般的方法。

● 學習過程

1.談話導入，引出主題

教師談話：在信息時代，計算機程序能為人類處理很多問題，如繪圖。

教師呈現上節課的繪圖程序及運行結果，并引出學習主題——用計算機程序繪制復雜圖形。

設計意圖：銜接舊知，引出新的問題，調動學生情緒，使其快速進入學習狀態。

2.討論分析，探索方法

（1）小組討論，確定方案

出示圖形：學生觀察圖形，尋找其特點和組成。

小組活動：討論用計算機程序繪制這個圖形的思路，并在iPad上畫出軌跡，通過HiLearing提交到教師端。

（2）交流分享，思維可見

各組代表上臺，講解本小組的繪制方法。

（3）歸納小結，提煉方法

師生共同總結得出解決問題的一般方法：將較復雜的問題逐層分解，轉化成能解決的小問題，再反過來由小到大逐一解決。

設計意圖：小組討論讓學生思維碰撞，相互交流，達成共識;在iPad上標注可以讓思維可見;提交到教師端可以實時把握學習進度，通過交流分享發現不同的解決方案，組間相互學習與促進。引導學生進一步歸納梳理出解決問題的一般方法，為后面的學習做好鋪墊。

3.實踐探究，認識“過程”

（1）激活舊知，解決子問題

出示基礎任務（如下頁圖1），同桌討論完成。請一組同桌上前分享：一位學生繪制角色運動軌跡;一位學生編寫對應子問題的程序。