陳冰

摘要：計(jì)算思維是當(dāng)前教育領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題有著重要的作用。以教學(xué)內(nèi)容“遮罩層動(dòng)畫”為例，將“計(jì)算思維”融入到Flash教學(xué)。探索了由“教師引導(dǎo)啟發(fā)”、“學(xué)生自主學(xué)習(xí)”、“師生互動(dòng)交流”等環(huán)節(jié)構(gòu)成的教學(xué)新模式，驗(yàn)證了融入計(jì)算思維的教學(xué)模式在提高學(xué)生的實(shí)踐能力和信息素養(yǎng)方面具有的重要作用。

Abstract： The computational thinking concept is a hot topic in the field of education， which plays an important role in cultivating students' innovative thinking and solving practical problems. The computational thinking concept is integrated into the Flash teaching with an example of "mask layer animation". Based on the teaching model of teacher guiding and inspiring， students autonomic study and teacher-student communication， learning activities were performed. The teaching model with the concept of computational thinking was verified that it could play a more important role in improving the students' practical ability and information literacy.

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；Flash教學(xué)；創(chuàng)新能力

Key words： computational thinking；Flash teaching；innovative ability

中圖分類號：G642；TP317 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）02-0155-03

0 引言

在當(dāng)今信息技術(shù)高速發(fā)展的大環(huán)境下，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力和自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性已成為素質(zhì)教育中最為基本的教育內(nèi)容，也是培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié)[1]。2010年7月，首屆“九校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”在西安交通大學(xué)舉辦，把培養(yǎng)學(xué)生的“計(jì)算思維”能力作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)和目標(biāo)[2]。

計(jì)算思維是人類運(yùn)用計(jì)算科學(xué)的基礎(chǔ)感念求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解行為思維活動(dòng)，涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)所有范疇[3]。它是代表著一種普遍的認(rèn)識和一類普適的技能。是人的思維，而非計(jì)算機(jī)的思維，是人類解決問題的思維方式。這種思維是我們交流互動(dòng)解決生活工作問題的一種靈活的途徑。盡管目前人們認(rèn)識到計(jì)算思維能力的重要性，但該能力的培養(yǎng)尚處于探索階段，還沒有一套完整的方法體系形成，教師在基礎(chǔ)課程教學(xué)中對學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)還處于朦朧的、不自覺的、小范圍的探索性階段[4]。本文針對Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)課堂特點(diǎn)，提出和探索了基于計(jì)算思維的課堂教學(xué)模式。

1 課堂模式設(shè)計(jì)

1.1 計(jì)算思維

“計(jì)算思維”是美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任周以真教授于2006年3月提出的，并定義為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)[5]。該概念一經(jīng)提出就引起了教育界的廣泛關(guān)注。其較為抽象和自動(dòng)化，可簡單理解為：在解決問題時(shí)，要衡量問題的難度，且屬于常見的哪類問題，有無解決辦法，并對比找出最優(yōu)解決途徑。而在這一過程中用到的抽象、遞歸、回推、嵌入、啟發(fā)等方法都體現(xiàn)了計(jì)算思維，即把高難度問題重新闡述為若干簡單問題，進(jìn)而對簡單問題求解。

1.2 Flash課堂的特點(diǎn)

信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展日新月異，F(xiàn)lash動(dòng)畫也常見于網(wǎng)頁、電視廣告、電視電影片頭片尾、各種電腦手機(jī)游戲、動(dòng)畫片、多媒體課件等應(yīng)用中，是當(dāng)今社會(huì)很受歡迎的一款軟件之一，社會(huì)也急需大批相關(guān)專業(yè)的人才。因此，對于操作性和實(shí)踐性強(qiáng)的Flash課程來說，教師應(yīng)摒棄陳舊的教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)習(xí)慣，改變教學(xué)模式、準(zhǔn)備新穎充實(shí)的課程素材，在授課過程中，引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生，調(diào)動(dòng)他們主觀能動(dòng)性和想象力，開展有創(chuàng)意的動(dòng)畫設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)。

計(jì)算思維在Flash教學(xué)中體現(xiàn)為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)畫設(shè)計(jì)和創(chuàng)造能力，使學(xué)生解決問題成為順其自然的事情，就像計(jì)算機(jī)一樣自動(dòng)完成一些繪畫或并行計(jì)算等操作過程。如Flash教學(xué)中制作一個(gè)太陽緩緩升起的補(bǔ)間動(dòng)畫，調(diào)整曲線、對象的旋轉(zhuǎn)方向及速度，所需動(dòng)畫效果即可自動(dòng)完成。

1.3 基于計(jì)算思維的FLASH課堂模式設(shè)計(jì)

鑒于Flash應(yīng)用廣泛，課程學(xué)習(xí)實(shí)踐性較強(qiáng)，如今的學(xué)生又希望有興趣的積極主動(dòng)地參與到與實(shí)際生活、科學(xué)技術(shù)聯(lián)系緊密的任務(wù)中，通過積極主動(dòng)參與、不斷探索、勤于動(dòng)手實(shí)踐、學(xué)會(huì)合作，使學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)并能夠?qū)W會(huì)學(xué)習(xí)[6]。這就需要教師能夠調(diào)研了解學(xué)生、了解課程要求及目標(biāo)，引入貼近現(xiàn)實(shí)生活的案例講解知識點(diǎn)，創(chuàng)建生動(dòng)有趣、貼近生活的情景，激發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，給予學(xué)生一定的思維空間，促使其發(fā)現(xiàn)并解決問題[7]。在此過程中，學(xué)生去探索實(shí)踐，學(xué)習(xí)、理解和記憶，體驗(yàn)創(chuàng)作，培養(yǎng)能力，形成正確的思維方式。將思維訓(xùn)練貫穿于教學(xué)過程中，使只是內(nèi)容與思維能力互相促進(jìn)，共同提高[8]。依據(jù)Flash特點(diǎn)及計(jì)算思維的特征要素，構(gòu)建了新的教學(xué)模式，基本思路如圖1所示。

在該模式中，由師生所熟知的課前、課中、課后三大環(huán)節(jié)構(gòu)成，在整個(gè)授課學(xué)習(xí)過程中融入計(jì)算思維的思想，旨在潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，遇到問題，能夠自覺運(yùn)用思維，主動(dòng)尋求解決問題的方法。endprint

2 實(shí)踐應(yīng)用

現(xiàn)以遮罩層動(dòng)畫制作教學(xué)為例，闡述這一課題模式的實(shí)施方法和過程。

2.1 課前預(yù)習(xí)階段。明確教學(xué)目標(biāo)，提出探索性問題，啟發(fā)學(xué)生積極思維。

現(xiàn)在大多高職院校建設(shè)有精品課程，開設(shè)有網(wǎng)絡(luò)空間或網(wǎng)絡(luò)課堂，配備有機(jī)房等硬件設(shè)施，部分學(xué)生有個(gè)人電腦，學(xué)習(xí)的軟硬件環(huán)境較以往有很大改觀。教師需在課前進(jìn)行詳細(xì)的教材分析和學(xué)生接受知識以及消化知識的能力分析，然后制定教學(xué)目標(biāo)和重點(diǎn)難點(diǎn)、設(shè)計(jì)教學(xué)過程，將計(jì)算思維方法融入其中，并搜集有效資源及貼近生活的典型案例，及時(shí)上傳到在網(wǎng)絡(luò)空間。學(xué)生課前在網(wǎng)絡(luò)空間中對新課程內(nèi)容進(jìn)行了解，對案例進(jìn)行思考分析。

談到遮罩，人們會(huì)立刻想到烏云遮日、管中窺豹、一葉障目等生活中司空見慣的“遮住了”實(shí)例，這些實(shí)例和Flash課程中的遮罩層動(dòng)畫的理解是否一致。教師在認(rèn)真研究遮罩課程的教學(xué)目標(biāo)和基本原理的情況下，在網(wǎng)絡(luò)空間中事先提出問題和預(yù)習(xí)要求，例如：①思考探照燈、望遠(yuǎn)鏡、放大鏡、顯微鏡這幾例的特點(diǎn)及共同點(diǎn)；②欣賞教師提供具有代表性的遮罩案例（風(fēng)車、滾動(dòng)的屏幕、百葉窗、瀑布效果、卷軸動(dòng)畫等），并思考；③聯(lián)想生活中其它類似案例。

預(yù)習(xí)的目的是通過動(dòng)畫欣賞和生活聯(lián)想，激發(fā)了他們的探究精神，思考瀑布怎么會(huì)動(dòng)起來、遮罩層究竟誰遮住了誰等問題。這些問題則對應(yīng)著教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，例如理解遮罩的含義及遮罩效果的制作方法。

2.2 課堂學(xué)習(xí)階段。學(xué)生積極體驗(yàn)真實(shí)情景，教師引導(dǎo)講解。授課環(huán)節(jié)包括基本案例導(dǎo)出和進(jìn)階案例兩個(gè)階段。

①導(dǎo)出基本案例。教師創(chuàng)設(shè)生活情景，拿一張紙卷成筒狀，閉上左眼，右眼睜開貼緊紙筒，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)掃視學(xué)生，詢問學(xué)生看到什么，遮住了什么，（學(xué)生思考）這個(gè)例子即是“管中窺豹”。教師打開準(zhǔn)備好的“管中窺豹”案例演示，設(shè)置問題，例如動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)效果和卷紙筒看學(xué)生效果是否類似。此時(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意觀察圖層面板，并講解遮罩層和被遮罩層概念、標(biāo)識和特點(diǎn)，分析哪些部分遮罩，哪些部分未被遮罩，以及遮罩的狀態(tài)。先將遮罩層設(shè)置為普通層并隱藏被遮罩層，學(xué)生這時(shí)可看清楚遮罩層是個(gè)圓形，而且圓形的顏色改變不影響遮罩效果，教師若把圓改為五角星形，則看到被遮罩圖層中的部分也是五角星形。接下來引導(dǎo)學(xué)生留心觀察遮罩與被遮罩層的時(shí)間軸，使學(xué)生明白遮罩層的圓形做形狀補(bǔ)間運(yùn)動(dòng)，這是動(dòng)畫“動(dòng)”起來的真正原因。最后給出思考：這兩個(gè)層能否對調(diào)，被遮罩層能否也動(dòng)起來。這個(gè)動(dòng)畫應(yīng)用了遮罩層和被遮罩層，引出課程目標(biāo)：遮罩層動(dòng)畫。給出的兩個(gè)問題激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)參與、發(fā)揮想象，通過類比、分解等方法思考問題，學(xué)生就自然而然地運(yùn)用了計(jì)算思維。此時(shí)在教師的指導(dǎo)和學(xué)生的參與下，把遮罩層和被遮罩層對調(diào)，再把被遮罩層設(shè)置為傳統(tǒng)補(bǔ)間動(dòng)畫，驗(yàn)證這兩種情況看到的遮罩是否均為五角星形。在情景設(shè)置的授課中融入計(jì)算思維與無形中培養(yǎng)了學(xué)生的情感態(tài)度和價(jià)值觀：感受到制作Flash動(dòng)畫的樂趣，體驗(yàn)到信息技術(shù)蘊(yùn)含的文化內(nèi)涵，形成和保持對信息技術(shù)的求知欲。

引入了基本案例，同學(xué)們理解了遮罩的基本概念和遮罩層與被遮罩層之間的關(guān)系，掌握了制作的基本方法和技巧。只有在掌握基本知識和原理的前提下才能拿來為我所用，也只有在此基礎(chǔ)上才能做到得心應(yīng)手，才有可能創(chuàng)新。接著枚舉生活中用到知識點(diǎn)的實(shí)例，激發(fā)大家自由發(fā)揮，口頭上描述實(shí)現(xiàn)過程。

②給出進(jìn)階案例。在基本案例基礎(chǔ)上提出進(jìn)階案例——“百葉窗”案例，首先演示動(dòng)畫，提醒學(xué)生觀察案例運(yùn)行效果，百葉窗單個(gè)葉片是如何運(yùn)動(dòng)的，怎么實(shí)現(xiàn)，所有葉片運(yùn)動(dòng)是否有共同點(diǎn)。之后學(xué)生帶著疑問進(jìn)行短時(shí)間分組討論。期間教師引導(dǎo)學(xué)生理清設(shè)計(jì)思路：把復(fù)雜的百葉窗案例分解為以每個(gè)葉片為主體的遮罩小動(dòng)畫，則每個(gè)遮罩小動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)就是基本案例實(shí)現(xiàn)的方法技巧了；所有葉片同時(shí)打開和合上，引導(dǎo)學(xué)生分析“同時(shí)”即“同步”的問題，要做到這一點(diǎn)考慮時(shí)間軸上幀同步。至此實(shí)現(xiàn)問題的細(xì)化分解和轉(zhuǎn)化。最終回歸到基礎(chǔ)知識的應(yīng)用：基本工具制作遮罩元件，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)間，幀同步概念。學(xué)生在教師的引導(dǎo)啟發(fā)下感受分解、轉(zhuǎn)化、遞歸等方法在實(shí)際情況中的運(yùn)用。

基本案例和進(jìn)階案例的講解和實(shí)現(xiàn)使學(xué)生達(dá)到兩個(gè)層次：一是掌握基本的動(dòng)畫制作方法，即會(huì)用；二是能夠運(yùn)用基本知識進(jìn)行創(chuàng)作、設(shè)計(jì)，即創(chuàng)新。這兩個(gè)層次是有先后次序的。在教學(xué)過程中，對學(xué)生設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)作能力的培養(yǎng)應(yīng)融入到基本的理論教學(xué)中，創(chuàng)新的意識應(yīng)貫穿在整個(gè)教學(xué)中，而基本理論的學(xué)習(xí)則為創(chuàng)作設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

③展示作品，檢評總結(jié)。展示若干具有代表性的學(xué)生作品，師生共同從是否完成任務(wù)、是否有視覺美感，是否有創(chuàng)意等幾個(gè)角度鑒賞評價(jià)，做到自評和互評，就存在的問題詳細(xì)講解制作的要點(diǎn)：遮罩層、遮罩元件、在當(dāng)前層上添加傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)間、被遮罩層，背景層。最后由教師總結(jié)制作遮罩動(dòng)畫的關(guān)鍵點(diǎn)：遮罩層必須在被遮罩層的上方；應(yīng)用傳統(tǒng)補(bǔ)間、補(bǔ)間動(dòng)畫、補(bǔ)間形狀實(shí)現(xiàn)遮罩元件運(yùn)動(dòng)。

在該環(huán)節(jié)，教師主要引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生探索學(xué)習(xí)，結(jié)合實(shí)例分解動(dòng)畫要素，通過觀察、分析、對比等一系列活動(dòng)，歸納出遮罩動(dòng)畫的制作方法，加深對知識的認(rèn)識、理解、運(yùn)用。讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中遞歸、類比等思想的運(yùn)用。這一過程有利于培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題的能力、開闊思路。

2.3 課后練習(xí)階段。探究學(xué)習(xí)，互動(dòng)啟發(fā)。

課后教師根據(jù)課堂上學(xué)生對基本知識技巧的掌握情況，在網(wǎng)絡(luò)空間給出有難度層次的必做選做題目，以適合各層次的學(xué)生課下鞏固和提高，此外給出適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)提示，以鼓勵(lì)啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思維，建構(gòu)知識，靈活運(yùn)用計(jì)算思維方法舉一反三的解決類似問題，例如模擬展開一幅畫卷，使人眼前有逼真的動(dòng)態(tài)效果，我們需要制作畫卷展開的模擬動(dòng)畫。設(shè)置任務(wù)：制作“卷軸動(dòng)畫”，提示畫從中間向左右同時(shí)展開或從右向左展開畫卷。

在教學(xué)的三大環(huán)節(jié)中教師運(yùn)用計(jì)算思維組織教學(xué)，教師作為組織者、引導(dǎo)者、輔導(dǎo)者、督促者、檢評者。而學(xué)生則是教學(xué)中的主體，在受教過程中運(yùn)用計(jì)算思維，歸類，遞歸、類比、抽象、轉(zhuǎn)化等方法思考問題，解決問題，掌握基本技能的情況下進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

3 總結(jié)

教師根據(jù)課堂上學(xué)生掌握基本、重點(diǎn)、難點(diǎn)的情況，提出遷移性的思維，讓學(xué)生用計(jì)算思維方法進(jìn)行自由發(fā)散遷移性思考。

在“遮罩層動(dòng)畫”案例中，學(xué)生通過觀察、比較、細(xì)化分解、遷移轉(zhuǎn)化等計(jì)算思維方法完成學(xué)習(xí)任務(wù)，當(dāng)遇到問題他們采取化繁為簡、抽絲剝繭的方式分解復(fù)雜問題，進(jìn)而從原理的層面上理解遮罩層動(dòng)畫的制作技能及方法步驟。課程學(xué)習(xí)過程中融入貫穿了計(jì)算思維方法的應(yīng)用，這使學(xué)生掌握課程知識的同時(shí)，學(xué)會(huì)如何思維，如何高效率的求解問題，當(dāng)然仍需我們不懈的堅(jiān)持實(shí)踐探索和應(yīng)用，這將很大程度的提高學(xué)生素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟琴.基于計(jì)算思維的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)與學(xué)習(xí)模式的研究與實(shí)踐[D].四川：四川師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，2012：1.

[2]何欽銘，陸漢權(quán)，馮博琴.九校聯(lián)盟.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010（9）：7-11.

[3]Jeannette M Wing Computationaal Thiakiag[J]. Communigation of the ACM 2006，49（3）.

[4]李靜，路綱.基于計(jì)算思維的Flash教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2013（5）.

[5]Jeannette M Wing Computationaal Thiakiag[J] Communigation of the ACM 2006，49（3）：33-35.

[6]郎秀平.關(guān)于“如何適應(yīng)新課改”的思考[J].心事教育策劃與管理，2013（11）.

[7]斯滕伯格.思維教學(xué)——培養(yǎng)聰明的學(xué)習(xí)者[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2001：127.

[8]朱立平，林志英.基于思維教學(xué)理論的程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式的構(gòu)建[J].計(jì)算機(jī)教育，2008（8）.endprint