“小貓出題”系列（一）

袁施春

設計依據

Scratch編程已在小學信息技術課堂中扎根多年，不斷涌現出以游戲、動畫為情境的編程教學，備受廣大教師和學生青睞，但這也將學生的視野牢牢鎖定在游戲之中。筆者認為創建一個更加積極向上、緊扣學生興趣的課堂情境更為重要。本課以教材五年級第10課“小貓出題”為依據，以變量為核心知識要點，將學生日常生活中的硬幣作為切入點，嘗試通過虛擬實驗的方式打開學生的視野，讓編程走出游戲、走出動畫，轉向輔助科學研究之中，并在這樣的情境中培養學生的學科核心素養。

學情分析

本課教學對象是小學五年級學生，此前學生已經熟悉了Scratch編程環境，對本課所涉及的“如果……那么……”“重復執行”“隨機數”等控件有了系統的學習，但是新知識“變量”相對較為抽象，所以在教學過程中要盡量把抽象的內容具象化，讓學生易于接受和理解。故本課將采用學生日常生活中的硬幣作為切入點展開教學，并通過鞏固知識和拓展延伸幫助學生突破本課的教學重難點。

教學過程

一、引經據典，質疑求真

師：同學們，大家都知道硬幣有正反面。老師想請幾位同學上臺，每人試著拋一枚硬幣，連續拋3次，誰有把握3次都拋到正面朝上？為什么？

學生觀察實驗，并思考討論。

（通過課前實驗讓學生明白拋硬幣是隨機事件，硬幣的正反面是無法準確預測的。）

師：相傳在北宋時期，狄青將軍為了鼓舞軍心，拿出了100枚銅幣，向神靈許愿，如果出征能夠打敗敵人，那么把這些銅幣扔在地上，銅幣定然會全部正面朝上。結果這100枚銅幣竟鬼使神差般的全部正面朝上，一時士氣大振，平定叛亂取得了巨大的勝利。聽完這個故事你們有什么想法？這種情況會發生嗎？想不想親自拋100枚硬幣試一試？就讓我們一起進入虛擬實驗室，通過Scratch編程模擬拋硬幣的實驗，揭曉這個神秘的故事。

預設學生回答：我覺得不可能會發生這種情況，我都沒有連續3次拋出正面向上。

（通過典故激發學生的興趣，讓學生大膽質疑、提出猜想，并進一步通過虛擬實驗進行實踐驗證。）

二、實踐求知，科學求證

1.1枚硬幣：隨機數和變量的應用

師：接下來我們編程模擬100枚硬幣拋擲實驗，直接研究100枚難度比較大，我們先從1枚硬幣開始研究。硬幣有兩個面，可以用1和0兩個數分別表示正反兩個面。對不可預測的硬幣拋擲結果，我們可以用隨機數來表示。在Scratch中就有這個隨機數控件，我們將其范圍修改成“在0和1之間取隨機數”。但隨機數怎么存放呢？我們還需要一個容器，這個容器的名字叫作變量。什么是變量呢？我們一起來看。

教師講解變量的特點及命名規則、賦值操作、新建方法等。

師：我們一起來新建一個變量，給它取個名字叫“硬幣1”，然后把“將……設為……”拖動到腳本區，再把剛剛設置好的隨機數賦值給變量。這樣每次運行程序的時候，就相當于拋了一次硬幣。

2.4枚硬幣：鞏固知識并開展實驗

（1）鞏固變量知識，學習順序結構

師：模擬4枚硬幣拋擲的實驗程序怎么設計呢？

預設學生回答：可以用4個變量。

教師用PPT出示程序結構，如圖1。

師：像這樣的結構在程序中稱為順序結構。請大家根據實驗要求，完成程序搭建。

學生小組合作，嘗試搭建腳本，用4個變量分別代表4枚硬幣。

（2）測試并完成實驗記錄

師：下面請同學們用程序模擬實驗——同時拋4枚硬幣，拋3次，統計每次有幾枚硬幣正面朝上。然后根據實驗要求填寫實驗記錄單（見下表）。

（3）認識選擇結構

師：其實，實驗記錄單中“統計”那一項也可以交給電腦計算，我們可以新建一個變量，并將其命名為“統計”。設置“如果‘硬幣=1’那么‘統計’會增加1”，程序就能實現計數功能，這樣的結構在程序中稱為選擇結構。

學生小組合作完成拋擲4枚硬幣的統計程序，教師及時給予指導。

3.100枚硬幣：重復執行控件的運用

師：100枚硬幣拋擲的實驗怎么實現？剛剛4枚硬幣拋了3次，可以統計成拋擲12枚硬幣，4枚硬幣拋多少次可以統計成100枚硬幣拋擲的效果？

預設學生回答：25次。

師：利用我們以前學過的方法，用哪一個控件可以讓電腦幫我們連續拋出100枚硬幣？

預設學生回答：“重復執行”控件，我們可以將模擬4枚硬幣拋擲實驗的程序重復執行25次。

學生小組合作完成拋擲100枚硬幣實驗的程序，教師及時給予指導，如圖2。

三、歷史重現，驗證猜想

師：恭喜你們成功地設計出模擬100枚硬幣拋擲實驗的程序，下面同學們可以正式開始實驗。給大家1分鐘時間，看看你們能否拋出100枚硬幣全部正面朝上。

學生小組合作進行實驗，并記錄實驗結果。

師：哪一組同學來說一說你們實驗了多少次？拋出過100枚硬幣全部正面朝上嗎？

預設學生回答：我們進行了上百次實驗，一次也沒有拋出過100枚硬幣全部正面朝上。

師：看來拋擲100枚硬幣全部正面朝上的可能性真的很小，到底有多小呢？數學家們也曾從概率的角度計算過，概率約等于0。同學們，你們用實際行動驗證了我們最初的猜想。

（學生通過自己設計的模擬實驗程序驗證猜想，化信息技術為輔助科學研究的有利手段，在學習編程思維的同時樹立了嚴謹的科學態度。）

四、拓展延伸

師：假設我想做拋擲101枚硬幣的虛擬實驗該怎么修改程序呢？

預設學生1回答：在重復執行25次拋擲4枚硬幣的程序后面添加拋擲1枚硬幣的程序。

預設學生2回答：將拋擲1枚硬幣的程序重復執行101次（如圖3）。

師：看來大家已經學會了轉變思路，用這個思路做拋擲1000枚硬幣的實驗可以嗎？10000枚呢？大家想一想，做一做。

學生小組合作進行拓展實驗。

五、課堂總結

師：這節課我們通過學習“變量”和“隨機數”控件，進行了拋擲100枚硬幣的虛擬實驗，驗證了自己的猜想。其實，虛擬實驗對科技的進步有著巨大的影響，我們一起來看個視頻，了解一下虛擬實驗還能應用在哪些領域。

教師播放虛擬實驗技術相關的視頻，學生認真觀察并思考。

師：看來虛擬實驗小到可以用在模擬1枚硬幣的拋擲，大到能用在教育培訓、醫療救援、航空航天等領域。希望同學們日后也能合理利用信息技術去質疑和驗證生活中的疑惑，發現問題，解決問題，以嚴謹的科學態度去探索生活的奧秘，體驗科學與技術的奧妙。

實踐反思

本課將信息技術作為輔助科學研究的有利手段，課堂中技術與數學、科學相融合，牢牢抓住了學生的興趣點，取得了較好的教學效果，可見技術是保證科學研究高效性的重要手段。課堂最后通過對程序的優化，達到了技術學習的要求，通過模擬實驗的不同應用場景，拓展學生利用技術手段進行科學實驗的視野，讓信息技術課堂不再拘泥于技術本身，而是放眼于更廣闊的科學研究，增強了信息技術課堂的實踐性和趣味性，有助于提升學生的數字化學習與創新素養。