聚焦问题解决,发展计算思维—《过程调用》教学案例

聚焦问题解决 发展计算思维—《过程调用》教学案例 一、教学内容分析 算法与程序设计是信息技术学科的核心内容之一，是发展学生计算思维的重要载体。《过程调用》是浙江省小学信息技术五年级下册第12课，位于第二单元《算法语程序设计》的第7课。本单元共有10课，通过“知识问题器”、“有趣的绘图”、“计时器”这几个项目展开，从中学习变量、列表、循环嵌套、过程调用、带参过程等学科本体知识。通过本单元学习，学生能够根据实际需求或问题编写较为复杂的程序，提升用计算机程序解决问题的能力，发展计算思维，也为后续进一步学习程序设计作好铺垫。本单元与初、高中的相关单元一脉相承，但在小学阶段主要以图形化编程为载体。

本课与其前后两课紧密联系，都是以计算机绘图作为学习主题。前一课是利用循环和循环嵌套来绘制正多边形和由正多边形旋转几次之后得到的图形。本课是在此基础上，通过创建和调用“过程”（自制积木）来绘制更复杂的图形，从中理解“过程”的概念和作用，进而为后一课《带参过程》的学习奠定基础。通过本课的学习，学生不仅能够在图形化编程环境中根据需要合理使用“过程”，还要理解合理“过程”的作用，即运用“过程”可以使程序简化，结构清晰，便于理解和调试。因此，在教学过程中要设计有梯度的任务与活动，引导学生从认识到感知再到理解，关注学生思维的发展。

二、学习对象分析 本课的学习对象是五年级学生。学生之前已经学习过图形化编程，知道程序设计的三种结构：顺序、循环和分支结构，能够编写简单的程序。通过对前一节课学生编写的程序进行统计和分析，了解到全体学生都能运用循环嵌套编写程序绘制由正多边形旋转得到的图形，具备了学习本课的基础。

通过问卷调查可知，绝大多数同学没有接触过图形化编程中的“过程”。此外，有80%的同学对图形化编程有较强的学习兴趣。选择“不太感兴趣”的同学的原因是动作较慢、思维跟不上、不能顺利完成全部任务，产生畏难心理。因此，将采用小组讨论、同伴互助、教师个别指导等方式开展学习；
同时，关注学生思维的发展，设计了基础任务、进阶任务和挑战任务，满足不同学生的需求，让每一位同学都获得成功感。

我校学生能熟练使用平板电脑，我在算法与程序设计单元教学中以iPad为工具、以硬壳编程APP为图形化编程环境来组织教学，利用iPad中的“课堂”查看学生屏幕，把握学情，通过Team Model智慧教室系统和电子白板实时展现学习过程与结果，让思维可见，同时也使得师生、生生的互动交流更加便捷。

三、教学目标     1. 通过小组讨论、交流分享复杂图形的绘制思路，体验将大问题分解为小问题的方法，初步学会运用合理的算法形成解决问题的方案。

    2. 通过合作探究、小组展示、归纳小结等方式，理解“过程”的概念，掌握创建和调用“过程”的方法。

    3. 通过运用“过程”修改完善程序绘制出较复杂的图形，理解“过程”的作用，并能将方法迁移到与之相关的问题解决中。

四、重难点与对策 教学重点：创建和调用“过程”。通过小组讨论、实践探究、动态演示、归纳总结等多种方式加以突破。

教学难点：理解“过程”的作用。通过观察程序、修改程序、变式应用，循序渐进、逐步化解。

   五、课前准备 学习环境：Team Model交互系统环境搭建 教学软件：硬壳编程APP、课堂APP（教师端）
六、设计思路 信息技术课程的发展提出的“四个转向”，要求我们从以往的关注知识技能的学习转向关注问题解决能力的发展，从关注“应用行为”转向关注“学科思维”。所以，在小学开展编程教育的目的更多的是帮助学生构建起新的思维模式，是“code to learn”而不是“learn to code”。

因此，我在设计本课时，承接前一课并衔接后一课，整合教材中的任务，以计算机绘图为学习主题，根据我校学生特点进行了适当处理，聚焦问题解决，着眼于思维发展，引导学生在用计算机程序绘制复杂图形的问题情境中，经历“分析问题——确定算法——编写程序——修改完善”的过程，从中感知“由大到小逐层分解，由小到大逐步解决”的方法，并学会创建和调用“过程”，逐步理解“过程”的概念与作用。学生在思考中感知，在实践中体验，在应用中拓展，在交流中提升。而具备这样思维与素养，在其他程序设计语言的学习中也能很快地迁移应用、创新设计，从而掌握用计算机程序解决问题最一般的方法。

七、学习过程 （一）
谈话导入，引出主题 1. 谈话：信息时代，计算机程序能为人类处理很多问题，比如绘图。

2. 3. 呈现上节课的绘图程序及运行结果，并引出学习主题——用计算机程序绘制复杂图形。

4. 设计意图：衔接旧知，引出新的问题，调动学生情绪，快速进入学习状态。

（二）
讨论分析，探索方法 1． 小组讨论，确定方案 出示图形：学生观察图形，寻找其特点和组成。

小组活动：讨论用计算机程序绘制这个图形的思路，并在iPad上画出轨迹，通过HiLearing提交到教师端。

2． 交流分享，思维可见     各组代表上台，讲解本小组的绘制方法。

图1 各个小组分享的思路 3. 归纳小结 提炼方法     师生共同总结得出解决问题的一般方法，将较复杂的问题逐层分解，转化成能解决的小问题，再反过来由小到大逐一解决。

设计意图：小组讨论让学生思维碰撞，相互交流，达成共识；
在iPAD上标注可以让思维可见；
提交到教师端可以实时把握学习进度，通过交流分享发现不同的解决方案，组间相互学习与促进。引导学生进一步归纳梳理出解决问题的一般方法，为后面的学习作好铺垫。

（三）实践探究，认识“过程” 1. 激活旧知，解决子问题 出示基础任务，同桌讨论完成。

请一组同桌上前分享：一位学生绘制角色运动轨迹；
一位学生编写对应子问题的程序。

2．分析程序，认识“过程” 引导学生观察程序，找出重复出现的程序段。

阅读书本，了解“过程”，找出关键词（相对固定、重复使用）。

3．自主探究，创建“过程” 找一找，创建的功能在哪里？——自制积木。

试一试，尝试创建一个名为“正方形”的“过程”并调用。

4．交流反馈，感悟“过程” 学生演示：用自制积木创建 “过程”的方法。

师生互动：使用板书动态呈现“过程”的创建与调用，明确程序执行过程中是如何调用“过程”的。

感悟“过程”：对比前后的程序，初步感悟其优点。

设计意图：将前面分析问题的方法迁移到此，同桌讨论并标注轨迹，利用已有的知识经验，编写程序绘制这个小图形，为“过程”的学习打下伏笔。请同桌一起上前演示，旨在将绘图流程与用到的指令一一对应，培养学生的编程思维与能力，增强合作学习的成效。在分析程序中认识“过程”，在实践操作中学会创建和调用“过程”，在反馈交流中感悟过程的作用，明确程序执行的顺序，突破重点，化解难点。

（四）灵活运用，理解“过程” 1． 运用“过程”，解决较大问题 2．交流分享，反馈学情      小组代表分享不同方案的程序，并说明创建和调用的“过程”。

     教师利用答题器统计学生完成情况，实时获取学情数据。

设计意图：“过程”的作用比较难理解，需要在解决问题中反复应用用，循序渐进地去感知和理解。因此，设计了进阶任务，引导学生运用前面的思维方式和操作技能继续解决子问题，进一步体验“过程”调用对程序的意义。通过组间交流，促进学生之间相互学习，思维共享。

3．数据决策，分层学习 （1）部分学生继续完成进阶任务，教师对有需要的学生个别指导。

（2）出示挑战任务：已经完成进阶任务的学生进一步运用“过程”完善程序，实现绘制完整的图形。

（3）再次统计进阶任务的完成情况。

（4）统计挑战任务的完成情况，请完成的学生分享程序和想法。

4．图形变式，理解“过程”     出示变式图形，交流修改程序的方法，发现只需修改过程中的相关参数，得出合理使用“过程”的优点：精简程序，利于阅读、理解和调试。

设计意图：利用智慧教室系统现场采集数据，可以帮助教师获取精准的数据，整体把握学情，并利用数据进行决策，针对不同进度的学生开展分层学习，为部分学有余力的同学设计挑战任务，并对有需要的学生作个性化辅导，让每一位学生都获得成功。通过修改“过程”实现执行结果的变化，进一步理解“过程”的作用。

（五）课堂小结，拓展延伸 将“问题分解，逐层解决”的方法向学习与生活延伸，激发学生对编程的兴趣，鼓励学生用计算机程序解决问题。

设计意图：将解决问题的思想和方法向学习生活中延伸，激发学生对程序设计学习热情。

本课在第五届全国小学信息技术优质课展评活动中获“标杆课”。计算思维是信息技术学科四大核心素养之一，程序设计是培养学生计算思维的有利手段。如今，编程教育已系统纳入到浙江省中小学信息技术课程体系中，新版教材的五年级安排了《趣味编程》和《算法与程序设计》两个单元的内容，在图形化编程环境中学习编程。在日常教学中，程序设计如何教？学生如何学？学到什么程度？成为困扰广大一线信息技术教师的主要问题。杭州采荷一小教育集团钱江新城实验小学的郭巍丹老师执教的《过程调用》一课提供了一个很好的案例。纵观本课，主要有以下几个特点：
1．聚焦问题求解，发展计算思维 这节课从整体性出发，关注知识的衔接，将图形化编程中的“过程调用”蕴含在计算机绘图的具体的情境中，引导学生经历了如何将未知的、较复杂的问题进行分解，转化简单的、已知的小问题来解决。在编写程序解决子问题的环节中，很自然地引出学习主题：“过程”调用。学生在完成“基础任务、进阶任务、挑战任务”的学习活动中，认识过程、体验感知过程、迁移应用过程，使用“过程”不断地修改完善程序，逐级解决问题，在实践体验中真正地感悟“由大到小逐层分解，由小到大逐一解决”的方法，在变式应用中去迁移拓展，不断地理解“过程”的作用，思维随着子问题的逐级解决而得到了渐进提升。

2．基于学习视角，落实以生为本 纵观本课，可以明显感受到学生的主体性得到了充分的发挥。关注差异，设计分层任务，根据任务的难易程度，适时地开展小组讨论，自主探究、合作分享等学习活动。比如，课堂导入简洁实用，直接从上节课学生编写的程序入手，激活旧知的同时提出新问题；
对于复杂图形的绘制，则组织小组讨论并在平板上标注、组间分享不同方案，再带领学生归纳方法；
针对第一层子问题，让同桌讨论绘制方法，运用上节课的知识编写程序，再邀请同桌一起上前展示是个好办法，一人画轨迹、一人贴指令，学生在合作中体验到成功。创建和调用“过程”的操作比较简单，郭老师安排了参考书本、自主探究和交流分享，在充分调动学生认知基础上，教师再及时介入，或统一讲解，或个性化指导。整堂课很好地体现了“以学为主，以导为方”的教学理念。

3．为理解而设计，有效化解难点 创建和调用“过程”的操作容易掌握，但“过程”的作用却不是一下子就能理解的，这也是本课的教学难点。在教学中可以看到，郭老师引领学生通过小组讨论、观点分享、归纳总结，明确了“将大问题分解成小问题来解决”的思想，进而组织学生从小到大解决问题，有针对地设计了基础任务、进阶任务和挑战任务，引导学生由浅入深，层层递进，从初步感知到实践体验，再到迁移运用，最后通过在变式图形进一步拓展，学生经历了“问题分析、形成算法、编程实现、修改完善”的过程，经过充分的思考与操作，在循序渐进中掌握了技能，逐步理解“过程”的作用与优点，从而有效地化解了本课的难点。

4．技术促进教学，展现智慧课堂 随着移动互联网的发展和移动终端的快速普及，智慧教育走进了中小学校园。利用信息技术助力课堂，提高教学效率，获取精准数据。本课充分利用学校现有的智慧教育资源，以移动终端作为学习工具开展图形化编程，使得师生、生生的互动交流更加便捷。教学中，郭老师利用醍摩豆智慧教室系统实时展现各个小组提交交的讨论结果，让思维可见，扩大了关注，让学生的观点共享；
教师还利用投票器实时采集学生完成进阶任务的精准数据，并根据数据作出分层教学的决策，既一部分学生继续任务、有余力的学生完成挑战任务，对个别有疑难的学生集中指导，，促进学生有效学习，让每一位学生都获得各自的成功感。

信息技术课程的发展提出了“四个转向”，要求我们从以往的关注知识技能的学习转向关注问题解决能力的发展，从关注“应用行为”转向关注“学科思维”，郭巍丹老师执教的《过程调用》这节课比较好地体现了这一思想。