让计算思维之花在GoC编程教学中绽放

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  摘  要:计算思维是信息技术学科的重要核心素养,由南海区独创的基于DEV-C++平台的GoC编程软件,通過简单易懂的命令和直观形象的绘图帮助学生学习编程,是计算思维培养的重要载体。那么该如何更巧妙地让计算思维与编程课堂教学相辅相成呢?对此,本文论述了GoC编程对于计算思维培养的意义,并总结出“分解、建模、类推、转化”四大基于计算思维培养的小学GoC编程课堂教学策略。
  关键词:计算思维;GoC编程;课堂教学;
  一、GoC编程对学生计算思维能力发展的影响
  (一)培养计算思维的学习和设计自动化
  GoC软件模拟C++语言的语句和Logo语言的图形化输出,使程序设计编写成为一项有趣可观的活动,通过将课程中的逻辑思维图形化、复杂问题简单化,帮助学生在程序绘图中训练计算思维、培养创造力。
  (二)培养计算思维的任务分析和设计
  GoC编程中任务的完成需要学生先对复杂问题进行分析,通过思考解决的方法,最终设计出符合要求的逻辑算法。在引导设计方法的过程中,能通过对问题的逐渐深入,帮助学生加强程序设计能力,逐步掌握算法结构等相关内容。
  (三)培养计算思维的程序优化处理
  在GoC编程的学习中,我们常带领学生发现问题,寻求解决问题的方案并找出最优方式。例如,《用for语句控制循环》一课,在确定了一级云梯的绘制方法后,让学生再绘制1000级,这时学生意识到重复劳动的问题,主动寻求更优解决方案,利用for循环语句来优化程序。
  二、基于计算思维培养的小学GoC编程教学实施案例
  如何通过课堂巧妙地让计算思维与GoC编程教学相辅相成,具有极其重要的作用。笔者有幸执教四年级GoC编程,接下来,将以GoC编程第七课《奇异的花朵—编程画正多边形》为例,简述GoC编程课堂上有效培养计算思维的一些教学策略。
  (一)分解,复杂的问题简单化
  面对复杂的问题,应科学地引导学生从简切入,化繁为简,将大问题细化、难问题简化。
  例如,在画第一朵花时,秉承“复杂的问题分解问”原则,我们询问学生“请认真观察,这朵花由哪些图形组成?这些图形有什么特点”,而不是空泛地直问“你能画出这朵花吗”。学生很快能指出正三角形,而正六边形的发现,可能需要教师稍作引导。“花心是什么图形,你能用GoC画出来吗?”
  通过这个环节,学生在教师的引导下层层分析、分解问题,再层层思考、解决问题,在实践中向学生渗透分解的概念,从小问题最后水到渠成击破大问题。
  (二)建模,化抽象为具体
  把问题分解细化后,便是逐步实施解决。在画正六边形的过程中,涉及到旋转次数以及每次旋转角度的重难点,在这些重难点的处理上,不应只是简单地教会命令或方法,而应从计算思维培养的高度,让学生在实践探究中不断产生新问题。
  为了将“抽象”转化为“具体”,我们准备了一支笔模拟pen,邀请一位学生上台指挥笔运动,其他学生在下面做同样操作,很快学生便遇到问题:正六边形右转几度?为接下来的探究奠定思路。
  抽象概念具体化还有效地帮助学生实现从形象思维到逻辑思维的过渡、理清编程思路、为建模和程序设计搭起支架。学生理解起来“有迹可循”,形成可视化印象,同时又加深了对“分解”“建模”等计算思维要素的体验和感悟。
  (三)类推,从已知到未知
  为了解决正六边形旋转角度这个问题,,我们采用“温故知新—对比发现—总结归纳”三步曲。
  首先,借助PPT向学生展示正三角形和正四边形的绘制过程,结合提问:“正三角形/正四边形每次旋转几度?旋转几次?”通过回顾旧知,明确“所有正多边形旋转一周都是360度”。在此基础上,学生可以推算出正六边形要右转60度,搭建起新旧知识的桥梁。
  为了从具体算式推导到一般规律,我们尝试用自制的小程序“填表格”,让学生在计算具体的正多边形旋转角度的过程中掌握内在规律,帮助学生在对比中发现关系。另外,通过问题“要画完整的正六边形,要把前进转弯命令执行几次?为什么”,引导学生逐步总结归纳出正多边形旋转角度和次数的算式关系,从已知到未知,学会迁移应用、举一反三,渗透计算思维中的“类推”、“递归”等思想。
  (四)转化,培养算法思维
  把知识点概念理清楚后,我们可以开始进行程序设计。为了完成具体向抽象的过渡,我们先引导学生用自然语言描述绘画的过程,再转换成对应的程序命令,在此过程中教师给予及时的引导与提示。如:“要画完整的正六边形,要把前进转弯命令重复几次呢?”学生能回答“六次”并想到使用for循环实现。此时我们询问“哪里看出循环了六次”,逐步引导学生发现在这里for循环的次数也就是正多边形的边数。以上过程最终形成了相应的结构化程序,通过将语言描述与程序指令对应,体现了计算思维中的算法思维,同时将掌握的方法进行转化迁移,体现了计算思维中概括的思想。
  三、结束语
  教学实践中,我们不断发现,要使小学生计算思维实现从量的拓展迁移到质的提升,必须要逐步跨越基本的编程技能教学,让计算思维的培养整好符合新的时代要求。教师应创造性地将计算思维融入到娱乐性、互动性和艺术性的编程教学中,让学生学习编程知识,归纳、提炼出信息时代应具备的计算思维技能,并运用到学习、生活与实践中,在程序设计的过程中培养理性、抽象、严谨等计算思维特征的能力,感受编程的乐趣,让学生真正学有所得、学有所获。
  参考文献:
  [1]陈茂贤,何国星. 基于计算思维培养的小学Scratch编程教学[J]. 教育信息技术,2017(10).
  [2]林惠兰. 基于计算思维培养的小学编程教学[J]. 西部素质教育,2018,v.4(15):126-127.
  [3]南珲斌. 让计算思维在信息技术课堂绽放光彩[J]. 高考,2018(16).
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