聚焦計(jì)算思維，創(chuàng)新學(xué)科融合
——《畫正多邊形》教學(xué)案例

陳銘鴻 江蘇省無錫市新吳區(qū)旺莊實(shí)驗(yàn)小學(xué)

● 學(xué)科核心素養(yǎng)

信息意識：確定解決問題的需求和數(shù)據(jù)源，主動獲取、篩選，分析數(shù)據(jù)，解決問題。

計(jì)算思維：能用自然語言、流程圖等方式描述算法。將任務(wù)分解成實(shí)施步驟，采用循環(huán)等分支結(jié)構(gòu)控制實(shí)施過程，通過編程驗(yàn)證修改過程。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：體會算法的特征，有意識地將其應(yīng)用于數(shù)字化學(xué)習(xí)過程中。

信息社會責(zé)任：了解算法的優(yōu)勢對解決問題的重要性。

● 課程標(biāo)準(zhǔn)要求

（1）通過生活中的實(shí)例，形成觀察與分析問題的一般方法，發(fā)展計(jì)算思維，初步具備應(yīng)用信息科技解決問題的能力。

（2）通過詳實(shí)的教學(xué)活動培養(yǎng)實(shí)踐探究精神，在活動中感受成功與喜悅，激發(fā)情感，提高對編程學(xué)習(xí)的興趣，體會算法的優(yōu)勢，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

● 教材分析

本節(jié)課內(nèi)容源自江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社出版的小學(xué)信息技術(shù)五年級《畫正多邊形》一課，學(xué)習(xí)任務(wù)是認(rèn)識“畫筆”模塊，并能運(yùn)用相關(guān)控件畫正多邊。第一部分，學(xué)習(xí)使用“抬筆”“落筆”“畫筆顏色/大小”“重復(fù)執(zhí)行”等控件畫正多邊形。理解“旋轉(zhuǎn)”角度是個(gè)難點(diǎn)，可以從生活中的“旋轉(zhuǎn)”入手，建議從畫正方形開始，再畫正三角形、正五邊形等各類正多邊形，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生在不斷調(diào)試的過程中，觀察并歸納出一定的規(guī)律。第二部分，在編程過程中鍛煉學(xué)生的抽象思維。第三部分，展示更多有趣的組合圖形，拓展應(yīng)用并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

● 學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識可視化編程軟件并了解其基本功能，已擁有一定的編程思維，掌握了基本的搭建腳本的方法，能拖動相應(yīng)的模塊控件進(jìn)行簡單的指令操作。由于本課涵蓋的知識點(diǎn)比較多，還涉及數(shù)學(xué)學(xué)科中的“外角”與“旋轉(zhuǎn)”概念，因此，在教學(xué)中要適當(dāng)安排一些探究環(huán)節(jié)，讓學(xué)生由所學(xué)的數(shù)學(xué)概念引申到編程中來，體會算法的特征。

● 教學(xué)目標(biāo)

①認(rèn)識“畫筆”模塊中的各種控件。②了解并會使用控件：“重復(fù)執(zhí)行”。③掌握畫正多邊形的一般方法。④學(xué)會觀察與分析問題的一般方法，掌握問題解決的一般過程。⑤通過詳實(shí)的教學(xué)活動培養(yǎng)探究實(shí)踐精神，在活動中感受成功與喜悅，激發(fā)情感，提高對編程的學(xué)習(xí)興趣，幫助形成創(chuàng)新意識。

● 教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：認(rèn)識“畫筆”模塊中各控件的常用功能。

難點(diǎn)：理解畫正多邊形的一般方法及解決問題的一般過程。

● 教學(xué)準(zhǔn)備

計(jì)算機(jī)教室、教學(xué)課件學(xué)件、電子教學(xué)廣播系統(tǒng)。

● 教學(xué)過程

1.激趣導(dǎo)入

師：大家喜歡畫畫嗎？平時(shí)使用什么工具畫畫呢？電腦高手小貓也躍躍欲試，想畫一畫各種正多邊形，我們一起來欣賞一下它的作品吧！（電腦展示各種多邊形圖案）今天，我們就和小貓高手一起學(xué)畫正多邊形。（板貼：畫正多邊形）

設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生喜聞樂見的畫畫入手，引起學(xué)生興趣，通過與電腦高手小貓的對比，為之后引申出在可視化編程軟件中用編程的方式畫畫做鋪墊。

2.新授驅(qū)動

任務(wù)一：畫直線。

師：大家打開可視化編程軟件，看一看，找到小貓使用的模塊了嗎？這就是我們今天要認(rèn)識的一個(gè)新的模塊——畫筆。大家翻開教材第20～21頁，自學(xué)內(nèi)容——畫直線，依次試一試畫筆模塊里的控件，找到畫出一條線段的方法。（學(xué)生嘗試畫一條線段）你們可以控制線段的長度嗎？如何改變線段的粗細(xì)？如何改變線段的顏色？在“畫筆”模塊中，“將畫筆大小增加”和“將畫筆粗細(xì)設(shè)定為”控件有什么區(qū)別？如何在下一次畫直線前清空畫布？（學(xué)生回答）通過歸納，我們可知“移動步數(shù)”可以控制線段的長度，“將畫筆粗細(xì)設(shè)定為”控件可以改變線段粗細(xì)，“將畫筆顏色設(shè)定為”可以改變線段的顏色。

設(shè)計(jì)意圖：通過任務(wù)驅(qū)動法，先讓學(xué)生自學(xué)教材，培養(yǎng)完成簡單任務(wù)以及自主學(xué)習(xí)的能力，在交流匯報(bào)中培養(yǎng)學(xué)生的語言文字表達(dá)能力，逐步加深學(xué)生對“畫筆”模塊及其相關(guān)控件的認(rèn)識。

任務(wù)二：畫正方形。

師：請大家仔細(xì)觀察，小貓是怎樣走出一個(gè)正方形的？我們請一位同學(xué)仿照小貓上前來走走。（學(xué)生交流：原來小貓每走完100步，都要向右旋轉(zhuǎn)90度，這個(gè)90度就是正方形的外角度數(shù)。把這些指令組合到一起，便得到了畫正方形的腳本。教師演示腳本）觀察這段腳本，為什么這段腳本的指令都是重復(fù)的？有沒有什么好辦法簡化腳本？

生：重復(fù)執(zhí)行命令可以簡化腳本。（學(xué)生嘗試操作，畫出正方形）

師：觀察這段腳本，重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)是什么？移動的步數(shù)又是什么？旋轉(zhuǎn)角度呢？（板貼：正方形→邊數(shù)：4→移動100步→右轉(zhuǎn)90度→重復(fù)執(zhí)行4次）

小結(jié)交流：得到畫正多邊形的通用腳本，重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)為邊數(shù)，移動步數(shù)為邊長，旋轉(zhuǎn)角度是外角度數(shù)。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生通過觀察小貓腳本，從生活和數(shù)學(xué)的實(shí)例中初步了解“旋轉(zhuǎn)”“外角”的意義，探究發(fā)現(xiàn)控件的作用，并由此得到畫正多邊形的通用腳本。

任務(wù)三：畫正多邊形。

師：驗(yàn)證一下畫正多邊形的通用腳本，畫出如右圖所示的兩個(gè)圖形，看看是否可行。（學(xué)生動手操作）

總結(jié)：正三角形→邊數(shù)：3→移動100步→右轉(zhuǎn)120度→重復(fù)執(zhí)行3次。正五邊形→邊數(shù)：5→移動100步→右轉(zhuǎn)72度→重復(fù)執(zhí)行5次。

師：請大家觀察表1，發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？（學(xué)生交流，并總結(jié)得出如表2所示的結(jié)果）

表1

表2

知道邊數(shù)，如何知道旋轉(zhuǎn)角度？（小結(jié)：正N邊形→邊數(shù)：N→移動100步→右轉(zhuǎn)360/N度→重復(fù)執(zhí)行N次；引導(dǎo)學(xué)生驗(yàn)證：任選一個(gè)正多邊形畫一畫，如正六邊形、正八邊形）

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生使用通用腳本，在自主實(shí)踐、觀察對比中，幫助學(xué)生分析腳本，得出規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生分析觀察和綜合概括能力，引導(dǎo)學(xué)生找出畫正多邊形的一般方法以及解決問題的一般途徑。

3.拓展延伸

完成教材中探究屋的第2題，嘗試畫出組合圖形。

設(shè)計(jì)意圖：拓展延伸，讓學(xué)生在學(xué)會畫正多邊形的基礎(chǔ)上，通過再次探究認(rèn)識嵌套循環(huán)，找出循環(huán)體，為后續(xù)繪制規(guī)律的組合圖形打下基礎(chǔ)。

4.總結(jié)評價(jià)

師：今天你有什么收獲？給自己課堂的表現(xiàn)打幾顆星？請大家在課后利用本節(jié)課所學(xué)的知識創(chuàng)作出幾個(gè)漂亮的組合圖形，下節(jié)課我們來分享交流。

設(shè)計(jì)意圖：總結(jié)全課，多元評價(jià)，讓學(xué)生有所學(xué)，有所思，有所獲。

● 教學(xué)反思

2022年4月，《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》頒布，標(biāo)準(zhǔn)將“信息技術(shù)”改名為“信息科技”，該課程由地方課程變?yōu)楠?dú)立的國家課程。標(biāo)準(zhǔn)中指出：“信息科技課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。這四個(gè)方面互相支持、互相滲透，共同促進(jìn)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。”計(jì)算思維是信息科技中問題求解的思維方法，課程實(shí)施一定要突出解決問題，而且是真實(shí)的問題，是通過計(jì)算思維、信息科技手段解決的問題。

1.以學(xué)生為主體，點(diǎn)燃計(jì)算思維火花

信息科技是一門相對前沿的學(xué)科，如果教得太枯燥會讓學(xué)生產(chǎn)生逆反心理，考慮到這一點(diǎn)，筆者在課前通過傳統(tǒng)的繪畫方式和電腦編程的對比，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，在后期創(chuàng)作過程中，教師也只是作為指引者，引導(dǎo)學(xué)生觀察、對比、概括、總結(jié)，逐步用自己的方法找出一條解決問題的途徑，學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力得到了極大的培養(yǎng)和鍛煉。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，通過小組合作、展示交流等形式，能充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，鍛煉他們的思維能力和表達(dá)能力，促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的全面發(fā)展。

2.以任務(wù)為驅(qū)動，搭建計(jì)算思維框架

通過任務(wù)驅(qū)動法，將任務(wù)分解為一系列的實(shí)施步驟，學(xué)生或參考教材自主學(xué)習(xí)，或小組合作學(xué)習(xí)，或自主探究學(xué)習(xí)，能用自然語言、流程圖等方式描述算法，將問題分解為一個(gè)個(gè)子問題，自主驗(yàn)證，不斷優(yōu)化，最終完成任務(wù)。筆者在教學(xué)本節(jié)課時(shí)，給學(xué)生搭建一個(gè)以任務(wù)為驅(qū)動的計(jì)算思維框架，讓學(xué)生自主操作，讓他們思考如何實(shí)現(xiàn)心中設(shè)定的目標(biāo)，最后通過不斷完善優(yōu)化自己的程序，體驗(yàn)算法在解決問題中的作用，領(lǐng)會算法的價(jià)值。

3.以融合為紐帶，提升計(jì)算思維能力

本節(jié)課融合了許多數(shù)學(xué)知識，如正多邊形的概念、旋轉(zhuǎn)、內(nèi)外角、多邊形內(nèi)角的度數(shù)等。以任務(wù)為驅(qū)動、問題解決為導(dǎo)向，將數(shù)學(xué)課與信息課相融合，增加了課堂教學(xué)的趣味性和互動性，凸顯了對學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的提升以及信息核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

該教學(xué)案例是一節(jié)非常優(yōu)秀的小學(xué)編程教育教學(xué)案例。學(xué)會編程不是信息科技教學(xué)的目的，學(xué)生的素養(yǎng)與能力發(fā)展才是我們所需要關(guān)注的。編程教育是培養(yǎng)計(jì)算思維的最好途徑，編程教育并不是要培養(yǎng)“碼農(nóng)”，我們也不是要學(xué)生將來都成為程序員，而是要提升他們的計(jì)算思維水平，讓計(jì)算思維伴隨學(xué)生的終身學(xué)習(xí)與工作。因此，該教學(xué)案例始終圍繞計(jì)算思維發(fā)展展開編程教學(xué)活動。從開始的學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)激發(fā)，到學(xué)生學(xué)習(xí)活動展開時(shí)的支架設(shè)計(jì)，再到最后的總結(jié)評價(jià)，凸顯學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展的教學(xué)策略一一展開，也充分體現(xiàn)了教師嫻熟高超的教學(xué)技藝。同時(shí)，該教學(xué)案例的另外一個(gè)突出亮點(diǎn)就是學(xué)科融合，在與數(shù)學(xué)學(xué)科知識的相互融合中，讓編程有了應(yīng)用價(jià)值，使得學(xué)生認(rèn)識到編程的自動化功能，加深了學(xué)生對計(jì)算思維的理解。一節(jié)課的學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)并不一定要很復(fù)雜，只要緊密圍繞兒童認(rèn)知發(fā)展主線，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，合理設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)支架，就會取得很好的學(xué)習(xí)效果。