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上海朱桥学校肖斌:基于计算思维培养的小学信息课堂编程实践

时间:2021-04-06 00:36:10

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上海朱桥学校肖斌:基于计算思维培养的小学信息课堂编程实践

肖斌老师是上海嘉定区朱桥学校的一名科技教师,同时是信息科技学科第四学区的学区负责人。在嘉定区“中青年教师教学”评选活动中,凭《展示评价》一课获得区三等奖。肖斌老师参与区级教研活动,组织第四学区的老师们一起参与学区教研,通过学区化学习深入学习教学基本要求与单元教学指南。在他的教学中,课堂气氛活跃,学生学得轻松愉悦,师生间的教学互动非常密切,教学效果极佳。通过Learnsite信息科技学科平台,有效收集学生作业并在课堂上进行及时评价,学生们也可以在课堂上通过平台进行在线讨论以及资料分享。通过信息技术来解决实际的问题,通过课堂来提升学生的思维品质。肖斌老师开设的Scratch趣味编程和3done创意制作课程,利用拓展课的实践启迪了学生的科学意识。

案例背景

国务院发布了《新一代人工智能发展规划》,提出“实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育”,同时今年的小学信息科技地图版教材在最后一个单元也新增了编程世界探秘。人工智能的背后是编写的程序在进行运作,要认识人工智能,编程的学习就密不可分。

浦东教发院的陈久华老师谈到小学编程教学这样说道:“小学生编程教学的重要目标是促进学生的能力、思维的发展和素养的提高,无论是教学理念还是教学方法,教师都应围绕小学生计算思维的形成,在掌握编程技能的基础上,用信息技术学科思维来全面认识和思考未来的信息化社会,从而做出科学、专业的信息化判断,使学生更好地在信息化社会中学会生存、学会创新、学会发展。”

配合课题,本学期采购了一批程小奔,在每一单元学习后新增了《编程小课堂》。通过软件与硬件的同步操作实践,使信息课堂不止在电脑上运行程序,而是触手可及的。同时通过不同的程序编写,写入程小奔后看到直观的演示,激活课堂上的每位学生。

案例A:编程中的“事件”

本课内容为编程中的“事件”,作为第一单元的应用实践环节,结合程小奔机器人的程序上传与演示,通过硬件环节的加入,感受计算机的输入与程序输出,在小程上直观呈现表情与声音,丰富学生的感性认知。同时大多同学第一次接触可编程机器人,通过第一次实践可以初步了解其基本的玩法。

师:第一次看到事件,我们怎么来理解呢?

点击鼠标,对于计算机来说就是一次事件,效果是选中或激活一个图标或软件。

时序,时间的先后顺序。在古代《史记·苏秦列传论》:“吾故列其行事,次其时序,毋令独蒙恶声焉。”

在编程中,也是由一个个事件来串连起来的。回想一下家中的扫地机器人、天猫精灵,甚至电视、空调遥控器,是不是都要按动一个按钮来完成操控家电。

事件就是导致事情发生的动作。

师:参照学案,今天我们先来做两个小游戏:

游戏一、游戏导入

举左手-----蹲下

举右手-----站起

生:两位同学进行游戏

游戏进阶

举左手-----蹲下,喊1

举右手-----站起,喊2

生:两位同学进行游戏

师:在游戏中,A同学的举左右手,我们在编程里就可以看作是事件,那么B同学所产生的结果,就是事件所触发的程序反馈。下面请大家看好老师来利用小程制作一个简单的小程序。

程序故事:

黄色戴帽积木【当小程启动时】是事件:当小程启动时;

蓝色积木【显示图案】可选择或编辑LED点阵上显示的图案:小程微笑。

积木搭建完成后,连接小程与计算机,进行程序上传后就可以看到显示效果了。下面请小组进行制作,可参考学科平台2.5中的学案内容。

生:浏览学案,小组操作,完成脚本搭建与上传。

师:我们了解了基本的程序搭建与上传方法后,请大家继续小组活动,利用A\B\C三个按钮,进行创意设计,可以加入声音模块。

生:浏览学案,各小组纷纷摩拳擦掌,进行创意操作。

最后的演示环节,各小组在教师演示的基础上进行自我创意搭建程序,程小奔有的边跑边做表情还自带音效,可以说做到了真正的激活课堂。通过第一次接触,学生们都初步了解了编程机器人的使用方法:慧编程搭建程序脚本→连接程小奔与计算机后上传程序→程小奔运行程序。通过“当小程启动”“按下按钮A” “按下按钮B” “按下按钮C”也知道了程序的运行需要“事件”模块来助力, 顺序结构的过程也在活动中很好的被学生所接受。

案例B:点阵动画

有了第一次的良好反馈互动,在第二单元中加入了传感器模块与重复指令,通过实践来认识小程与循环。

师:今天我们要介绍程小奔中的陀螺仪传感器模块,对应的程序指令可以使用事件模块中的“当小程摇晃时”作为事件的启动指令。故事的情节是:当小程摇晃时,点阵动画产生效果。

师:演示绘制兔子的三种图案,搭建积木完成脚本。

生:浏览学习单,小组操作,完成拖曳“当小程摇晃时”到脚本区。

师:完成事件指令后我们将模仿学案,绘制三个兔子的图案作为点阵动画的基础元素,依次拼接在下面。完成后进行程序上传,看看效果如何?

生:浏览学习单,小组操作,依次绘制图案,并设置时间,完成脚本搭建与上传。

师:请完成的小组演示。

生:进行演示。

师:很好,兔子已经在点阵屏上跳动了一次,那么有没有可能让这个动画有一个持续的效果呢?

生:要让这个动画效果重复。

师:很好,接下来我们就要介绍一个循环指令。利用

模块中

选择一个重复指令完成连续的点阵动画,可以参考学案,配上音效。

生:小组浏览学习单,小组操作并在点阵屏上完成连续的蹦跑的兔子动画。

师:通过实践,我们知道了完成一个点阵动画要有如下的几个基本步骤,通过修改脚本区,可以将制作的动画有更好的呈现效果。

通过实践了解传感器,在事件模块指令中运用传感器。在绘制兔子图案时结合点阵图渗透坐标概念,有了坐标后能更便捷地进行图案绘制。通过能否让动画有持续效果的设问引出循环概念,进而介绍有限循环和无限循环,在发现问题与解决问题中进行知识的习得。最后的动画模型演示,从具体的实践归纳到一个初始的建模意识,计算思维的培养在一点点的学习中进行融入。

案例C:天气情况我知道

本课结合物联网IoT模块,程小奔机器人能够通过互联网将通过调取“慧编程”平台上的云服务数据直接显示在点阵屏上。通过硬件环节的加入,感受计算机的输入与程序输出,同时也增加学生对物联网的体验度,丰富学生的感性认知。

师:平时我们了解天气预报,一般通过哪些方法来知道的?

生:电视、手机、网络……

师:请大家观看一段视频。今天我们将利用程小奔,接入之前课堂上提到的物联网来获取上海的天气情况。

师:根据观看到的视频,小组讨论,尝试填写下表

师:广播教学演示。请同学们按照小组活动,根据学案以及学习单的提示,在慧编程软件中添加物联网模块。注意,需要登陆账号密码。

生:浏览学习单与学案小组活动,完成IoT模块添加。输入学生账号密码进行登陆。

师:添加完物联网模块后,我们先进行互联网的接入操作,请同学们看老师操作演示后,再进行小组操作,同样可以参考学习单和学案。

生:观看。小组活动,添加物联网模块中的接入网络指令。

师:接下来,我们可以“事件”“显示”“物联网”三个模块中的积木搭建,获取嘉定现在的天气情况了。同学们还可以在后面添加自己喜爱的表情。

生:小组浏览学案与学习单,进行尝试与制作。

师:请完成的小组再思考上课开始的表格填写。

生:小组讨论填写表格。小组展示。

师:通过实践,我们了解到了接入物联网后的程小奔能为我们的生活提供更多的信息,在获取信息的同时,我们还将在下个单元的学习中学习分类判断,通过不同的空气质量AQI指数,小程显示不同的表情,为我们的生活带来更多的精彩。

通过程小奔与慧编程平台,学生体验了物联网。从活动开始的设问,贯穿整课,最后又让学生理解今天编程内容的模型结构,使学生对编程的初始建模有一个整体性的认识,较之于上一次的编程课程又有了新一步思维构建。正如《STEM教学设计》一书中所提到的:“思考理解的过程,恰恰是学习过程中非常重要的一个环节。不管是全班讨论还是小组讨论,学生们可以在讨论的过程中进行思考和理解。讨论的目的,不在于老师去‘总结概括’并且告诉学生们他们‘应该’学到些什么,而是为学生们创造机会,让他们去解释自己目前的理解,同时,更重的是让他们去分享并且一起构建知识网络”。

案例反思

通过案例A,发现每个小组都能完成ABC组合按钮的尝试,也有同学能添加一些新模块指令进行创编,尤其是运动模块中的动力。相比较原先的Scratch3.0中的小猫,程小奔更直观,而且贴近现实没有电脑模拟中的边界。在游戏中接触程小奔,打破范例中的固有模式,如果能加入故事情节,那样学生的思考更有创造力。

在案例B中,通过进行动画模型的展示,以及学习单中的示例程序,一步步引导学生利用慧编程进行动画设计。经过教研员严老师教导后由原先的没有坐标数字绘图改成了现在的有数字绘图区,由绘图渗透数学坐标中点的一一对应关系,在绘制小兔子时更准确,也缩短了绘制的时间。通过设问引出重复,利用讲解介绍控制模块中这一常用指令,便于学生对抽象概念的理解。最后的动画创编环节在基础课上没有进行,后来在每周的晚托课上进行了创编,小学高年级的同学对于创编还有很有想法的,也创作出了心碎、月亮渐变等动画效果。

案例C中,这次并没有像案例B中一开始教师就给出动画模型,而是尝试引导学生利用计算机来解决获取天气情况的问题,利用模型建立,构建计算思维中的建模意识。在活动中,利用两组程序获取到上海的天气情况(最高/低气温、湿度、日出日落等信息),通过简单应用了解物联网,为下单元空气指数分类打下基础。

在每次活动结束后,利用Makeblock课堂管理平台布置课后作业,通过回家后的自我反思对活动进行自我总结,作业完成后给予等级及评语,起到了不错的学习效果。

将自己所知道的知识在计算机上进行软件编辑程序,上传至机器人上进行演算,一“知”一“行”,合在一起可以更好地助力小学编程课堂的落地。

参考文献:

[1]陈久华,《基于计算思维的儿童编程教学实践》 ,中国信息技术教育,-9

[2](美)826全美,《STEM教学设计》

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