借助《穿越迷宮》創(chuàng)意編程教學(xué)發(fā)展學(xué)生計算思維

〔摘""要〕"計算思維是信息科技學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。在創(chuàng)意編程中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維對提升學(xué)生的思維水平有重要意義?！洞┰矫詫m》是小學(xué)編程教學(xué)中經(jīng)典的一課，很多優(yōu)秀教師對這堂課開展教學(xué)研究。本文根據(jù)筆者的教學(xué)研討和實踐經(jīng)驗，從情境導(dǎo)入、新授推進、重點設(shè)計和拓展三個部分分析不同視角下的教學(xué)設(shè)計方案，希望能給廣大一線教師以啟示，期望在創(chuàng)意編程教學(xué)中發(fā)展學(xué)生計算思維?！碴P(guān)鍵詞〕"信息科技；創(chuàng)意編程；穿越迷宮；教學(xué)設(shè)計《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在指導(dǎo)思想中強調(diào)，要聚焦中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的必備品格和關(guān)鍵能力。具備計算思維的學(xué)生，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設(shè)計算法形成解決方案，還能通過反思、優(yōu)化解決方案將其遷移運用于解決其他問題。在學(xué)科教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維具有非常重要的意義。《穿越迷宮》是小學(xué)蘇科版教材五年級第七課的內(nèi)容，是學(xué)生第一次接觸和使用“判斷”和“偵測”的課例?！芭袛唷焙汀皞蓽y”屬于編程中高級的邏輯規(guī)則運用，使用范圍廣泛，功能強大，是學(xué)生后續(xù)進行游戲創(chuàng)編的基礎(chǔ)。對《穿越迷宮》的教學(xué)設(shè)計剖析具有典型性和借鑒意義。一、情境導(dǎo)入策略“穿越迷宮”是一款有趣的益智類小游戲，游戲本身對學(xué)生就有著天生的吸引力。大部分教師在設(shè)計時都采用了最直接的方式——讓學(xué)生試玩游戲，先讓學(xué)生對游戲有個整體的認(rèn)識，知道怎么玩，進而引導(dǎo)學(xué)生分析游戲規(guī)則：點擊綠旗開始游戲；將鼠標(biāo)移動到角色“小貓”上，小貓就可以跟隨鼠標(biāo)移動；小貓在碰到障礙后會回到原點等。一些學(xué)生在試玩之后可以明確地表達出游戲的規(guī)則要點，還有一些學(xué)生對玩法有些許模糊，無法條理清晰地說出其中關(guān)鍵邏輯。通過教師的引導(dǎo)和集中梳理，大家對規(guī)則的理解更清楚。還有部分教師采用其他方式導(dǎo)入，如使用學(xué)生熟悉的動畫角色來設(shè)計迷宮場景故事：貓捉老鼠、大頭兒子和小頭爸爸的迷路危機、拯救懶羊羊行動等，用故事目標(biāo)來激發(fā)學(xué)生的興趣。在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣之后，自然就引導(dǎo)學(xué)生確立了本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：制作“穿越迷宮”游戲。二、新授課的推進方式新授課從游戲背景“迷宮圖”的探討開始，從不同教師的視角和核心設(shè)計理念看，設(shè)計出的教學(xué)過程截然不同，總結(jié)起來主要分為兩類：（1）漸進式小步子推進；（2）整體分析和打包推進。根據(jù)教師對新授課部分的整體設(shè)計，迷宮圖這部分可詳可略，如果時間充裕，可讓學(xué)生自行繪制簡單的迷宮圖，如時間緊張，教師大多是出示多張迷宮圖讓學(xué)生觀察挑選，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識迷宮圖所需具備的特點——顏色的單一性。選用后者教師居多，大部分教師想把更多的時間留給學(xué)生做腳本搭建。出示完迷宮圖，設(shè)置好游戲背景之后，就正式進入游戲編寫的核心環(huán)節(jié)。（一）漸進式小步子引導(dǎo)和推進所謂“漸進式小步子”，是指把整個游戲的編寫任務(wù)拆分成一個個小任務(wù)，按照任務(wù)的先后順序及難度排列順序，讓學(xué)生按照順序去完成，最終實現(xiàn)從局部到整體的任務(wù)目標(biāo)。教師在此過程中的任務(wù)主要是拆分子任務(wù)和設(shè)計如何讓這些子任務(wù)自然地被引出，讓學(xué)生產(chǎn)生解決每個子任務(wù)的需求。在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)引導(dǎo)解決問題的方向，幫助學(xué)生在主動學(xué)習(xí)中解決每個小任務(wù)。例如，某教師設(shè)計的任務(wù)線路：讓小貓跟隨鼠標(biāo)移動—面向鼠標(biāo)移動—選擇合適的移動步數(shù)—設(shè)置碰墻規(guī)則—設(shè)置“判斷完成游戲”規(guī)則。這是一條相對具體的任務(wù)線，教師通過以下幾個問題來串聯(lián)：如何讓小貓跟隨鼠標(biāo)移動？如何規(guī)定移動方向？如何讓小貓穩(wěn)步移動？如何讓小貓不穿墻？如何判斷“走出迷宮”？后三個問題在設(shè)計上基本一致；對于前兩個問題，有些教師在拋出時有所區(qū)別，有的教師特別注重學(xué)生的探究能力，把第一、第二個問題分開，遞進式拋出，有的教師考慮學(xué)生的水平，適當(dāng)降低難度，將第一、第二個問題放到一起拋出。每個任務(wù)拋出后，都讓學(xué)生自己去尋找合適的控件去嘗試搭建腳本，需要給學(xué)生一定的時間，所以任務(wù)分解越細(xì)致，所需時間通常越多。用這種漸進式小步子來引導(dǎo)和推進，糾錯環(huán)節(jié)和問題經(jīng)常會混合在一起，需要教師靈活掌握、巧妙化解，學(xué)生的任務(wù)完成度高；缺點是給學(xué)生自由發(fā)揮的空間較小，對思維有所限制。（二）整體分析和打包推進所謂“整體分析和打包”，是指將游戲視為完整的一個項目來分析和制作，是一種項目式教學(xué)的方式。教師更注重從全局上把控和引導(dǎo)，具體子任務(wù)的執(zhí)行由學(xué)生自行調(diào)度。這種方式更強調(diào)邏輯性，通常教師會借助“流程圖”或“思維導(dǎo)圖”來幫助學(xué)生梳理任務(wù)之間的聯(lián)系。例如，某教師的教學(xué)過程設(shè)計：先從玩游戲引出游戲規(guī)則，進而填寫好游戲設(shè)計的流程圖，然后對照流程圖讓學(xué)生去尋找能解決每個流程的方法（控件積木），最后讓學(xué)生按照流程圖的順序去自行搭建游戲腳本。流程圖中最難的部分是對于判斷的理解，這也是學(xué)生第一次接觸“如果……那么……”判斷，需要讓學(xué)生充分理解。這種方式可能帶來的問題是學(xué)生自行編寫腳本時邏輯混亂，不知如何下手。原因主要有以下兩點：對流程圖的使用不熟悉，不能正確借助流程圖來梳理好邏輯關(guān)系；獨立思考能力較弱，對教師的“過多”放手不能適應(yīng)。在課堂上會發(fā)現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象，有些學(xué)生完成得非常快，還能自行發(fā)揮和修改設(shè)計；有些學(xué)生邏輯混亂，毫無章法。面對問題，教師有哪些好的解決辦法呢？筆者總結(jié)了一些經(jīng)驗：從學(xué)生的作品中找出錯誤典型，分享交流，在放手的過程中給予及時扶正；教師可以預(yù)設(shè)一些錯誤的典型，分享交流，通過辨析錯誤點，加深學(xué)生對正確邏輯的理解，同時對個別學(xué)困生單獨指導(dǎo)。具體操作上，根據(jù)實際情況（學(xué)生的狀況和時間）可結(jié)合使用。通過糾正“典型”的錯誤，來引導(dǎo)大部分學(xué)生按正確的邏輯去編寫腳本，及時糾正問題。三、重點設(shè)計和拓展在本案例中，有幾個值得拓展的部分，老師們可以根據(jù)課堂情況，選擇性地開展。（一）關(guān)于“碰墻”規(guī)則的設(shè)計“墻”是現(xiàn)實中具體的形象在圖中的虛擬表達，是用“線條”來表示的。游戲中，角色移動過程中如果碰到“墻”，需要有一個“懲罰”的反應(yīng)。教師的設(shè)計有下面幾種：碰到“墻”就返回“初始位置”、碰到“墻”就后退兩步、碰到“墻”就結(jié)束游戲。這三種設(shè)計都相對好理解且腳本簡單，學(xué)生容易掌握，容易獲得成就感。一般在新授課時會選擇其中一種，在拓展環(huán)節(jié)再嘗試其他的方式，或者教師可以采用思維風(fēng)暴的方式，做的時候讓學(xué)生自己選擇。筆者在教學(xué)過程中又有了新思路，可以讓學(xué)生設(shè)計一下“碰墻”的動作，通過設(shè)計角色“碰墻”的造型變換，比如“頭冒金星”，來增加游戲的動感和趣味性，如果再加上“聲音”效果，就更具現(xiàn)實感。（二）關(guān)于“結(jié)束游戲”規(guī)則的設(shè)計對于“迷宮游戲”來說，大部分教師的設(shè)定為“走出”迷宮即“結(jié)束游戲”，代表成功。從“懲罰”角度來說，游戲失敗時也可“結(jié)束游戲”，如碰到“墻”可以結(jié)束游戲，或者碰到其他障礙，可以結(jié)束游戲。從“成功”的角度，教師們有以下兩類設(shè)定：增加“紅色箭頭”，角色碰到“紅色”就說“我成功了”；增加“老鼠”角色，“貓”碰到“老鼠”就說“我抓住你了！”第一類設(shè)定比較直接，游戲的情境設(shè)定就是走出迷宮就算成功，第二類設(shè)定比較含蓄，把簡單地走迷宮變成了一種帶有角色互動的活動，更有趣味性。通常第二類設(shè)定更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也是教師們的首選，教師們會有各種創(chuàng)新性的情境設(shè)計。（三）關(guān)于“障礙”規(guī)則的設(shè)計“障礙”是指一切對角色活動有阻礙作用的事物。游戲中的“墻”是最直接的不可避免的“障礙”，但是比較好控制，對穿越迷宮的成功率影響不大。如果要增加游戲的難度，也可以引導(dǎo)學(xué)生去添加一些其他障礙，如“運動著的障礙”，會讓游戲有更多變數(shù)，可以增加趣味性。在聽課過程中，就有學(xué)生設(shè)計出了“移動的石頭”，石頭會在舞臺上隨機移動，如果被石頭碰到，就會返回“初始位置”，大家都覺得這個設(shè)計非常有意思。“移動的石頭”角色腳本也是容易實現(xiàn)的，使用坐標(biāo)控件配合“隨機數(shù)”就可以實現(xiàn)。關(guān)于角色的移動過程也可以有兩種設(shè)定：可見或不可見。也可以增加一些“運動著的固定障礙”，讓游戲玩家對障礙有所防備，但需要精準(zhǔn)判斷好行進路線才能順利通過。（四）關(guān)于“迷宮圖”的設(shè)計“迷宮圖”是本游戲中不可或缺的素材，大部分教師都采用了前面敘述的方式，提供多張迷宮圖讓學(xué)生觀察，得出迷宮圖的特點，讓學(xué)生選擇其中的一張圖制作游戲。筆者在課堂教學(xué)中，多次發(fā)現(xiàn)學(xué)生有自己的想法，從一開始就自己繪制了迷宮圖，最后呈現(xiàn)的效果也是令人驚喜的；也有學(xué)生想到了設(shè)計闖關(guān)模式，使用多張復(fù)雜程度不同的迷宮圖。筆者建議，在游戲拓展環(huán)節(jié)，讓學(xué)生選擇