王小玉

摘要：本文以“身邊的算法”項(xiàng)目為主題，通過(guò)將算法邏輯圖示轉(zhuǎn)成編程代碼，聚焦編程學(xué)習(xí)中算法的實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在分析任務(wù)需求的基礎(chǔ)上，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行描述和表達(dá)，并用圖示化的方式描述算法，最后根據(jù)邏輯圖示進(jìn)行編程解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：算法教學(xué)；編程教學(xué)；三步轉(zhuǎn)譯編程教學(xué)法

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2023）16-0012-03

編程教育是教育技術(shù)層面的一個(gè)重要分支，開(kāi)展編程教育活動(dòng)能夠使計(jì)算思維具體化。目前，國(guó)內(nèi)中小學(xué)大多都開(kāi)展了編程教學(xué)，但編程課堂的教學(xué)形式主要為講—練、講—演—練等，可是編程的學(xué)習(xí)不同于軟件使用技能的學(xué)習(xí)，軟件學(xué)習(xí)重在技術(shù)的使用，而編程學(xué)習(xí)重在思維和問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)。因此，編程教學(xué)需要在教學(xué)方式上進(jìn)行改變。

“身邊的算法”項(xiàng)目簡(jiǎn)介

“身邊的算法”是《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）中第三學(xué)段（5～6年級(jí)）中的內(nèi)容，包括算法的描述、算法的執(zhí)行、算法的效率等。通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生能熟悉一些常用的算法描述風(fēng)格與方式，理解算法執(zhí)行的流程；能利用自然語(yǔ)言、流程圖等方式，針對(duì)簡(jiǎn)單問(wèn)題，嘗試設(shè)計(jì)求解算法，并通過(guò)程序進(jìn)行驗(yàn)證。新課標(biāo)在教學(xué)提示中提到，從學(xué)生的生活體驗(yàn)或《九章算術(shù)》等典籍中的適當(dāng)問(wèn)題出發(fā)，將算法學(xué)習(xí)的要點(diǎn)貫穿問(wèn)題求解的過(guò)程，讓學(xué)生在不同算法的具體討論中養(yǎng)成算法思維，避免空洞地講授抽象概念。

1.學(xué)生的心理認(rèn)知

五、六年級(jí)的學(xué)生認(rèn)知發(fā)展處于具體形象思維到邏輯抽象思維的過(guò)渡階段，并且該階段的學(xué)生思維發(fā)展比較依賴(lài)于生活，而游戲化教學(xué)體驗(yàn)具有趣味性、挑戰(zhàn)性、體驗(yàn)性和交互性等特征，非常適合低齡學(xué)生，因此本項(xiàng)目選擇了他們熟悉的數(shù)學(xué)問(wèn)題“雞兔同籠”和可參與的“打磚塊”游戲，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，學(xué)生的思維以形象思維為主，他們對(duì)自己動(dòng)手實(shí)踐的體驗(yàn)印象深刻，所以可將流程圖示編程轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的程序，讓學(xué)生在此過(guò)程中通過(guò)觀察、語(yǔ)言描述、邏輯圖示、動(dòng)手實(shí)踐到最后解決問(wèn)題享受學(xué)習(xí)成功的喜悅。隨著理論思維和自我認(rèn)知的發(fā)展，這個(gè)階段的學(xué)生已經(jīng)不滿(mǎn)足于被動(dòng)地接受知識(shí)，對(duì)課堂活動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)極大的熱情，更希望參與課堂表現(xiàn)自我，所以可通過(guò)設(shè)計(jì)課堂分享活動(dòng)和討論流程圖環(huán)節(jié)讓學(xué)生充分參與課堂。

2.項(xiàng)目?jī)?nèi)容框架

根據(jù)該學(xué)段學(xué)生的特點(diǎn)，充分考慮到新課標(biāo)弱化編程語(yǔ)言和具體的完整代碼實(shí)現(xiàn)，更加重視算法思想和用編程思維解決問(wèn)題的設(shè)計(jì)原理。本項(xiàng)目選擇了Mind+圖形化編程軟件，積木式的編程環(huán)境使得編程學(xué)習(xí)更易被學(xué)生接受。為了讓學(xué)生能夠深入理解“身邊的算法”，本項(xiàng)目共設(shè)計(jì)了6個(gè)課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容。課時(shí)內(nèi)容如圖1所示。

第三步轉(zhuǎn)譯“從邏輯圖示到代碼實(shí)現(xiàn)”的具體教學(xué)實(shí)施

1.解決“雞兔同籠”問(wèn)題中第三步轉(zhuǎn)譯的具體實(shí)施

“雞兔同籠”是數(shù)學(xué)中的一個(gè)十分經(jīng)典的問(wèn)題，教師向?qū)W生出示《孫子算經(jīng)》中雞兔同籠問(wèn)題：“今有雉兔同籠，上有三十五頭，下有九十四足，問(wèn)雉兔各幾何？”請(qǐng)學(xué)生完成學(xué)習(xí)單上的表格（如下表），找出雞和兔子分別有多少只。

（1）自然語(yǔ)言建模

學(xué)生分小組討論：要解決“雞兔同籠”問(wèn)題，可以怎么設(shè)計(jì)算法？

算法A：假設(shè)雞有35只，兔子0只，算出腳的只數(shù)，然后假設(shè)雞有34只，兔子2只，算出腳的只數(shù)以此類(lèi)推，也能找出雞和兔子分別有多少只。

算法B：假設(shè)35只全都是雞，那么有70只腳，因?yàn)殡u有2只腳，兔子有4只腳，那么多出來(lái)的24只腳都是兔子的另外兩只腳，所以兔子的數(shù)量是24/2=12只，雞有23只。

算法C：假設(shè)雞有x只，兔子有y只，y=35-x，同時(shí)2*x+4*y=94，將y=35-x代入，計(jì)算得出雞的數(shù)量，然后兔子數(shù)量為35減去雞的數(shù)量。

算法D：讓雞和兔子分別抬起一只腳，那么剩下一半的腳47只，剩下的腳47減去兔子和雞的頭35得到的應(yīng)該就是兔子的數(shù)量12只，最后算出雞的數(shù)量23。

（2）框圖梳理邏輯

學(xué)生四人一組，根據(jù)第一步的算法A的描述，完成學(xué)習(xí)單上的流程圖（如圖2）。

（3）功能代碼表達(dá)

學(xué)生根據(jù)流程框圖，利用圖形化編程軟件完成程序編寫(xiě)，將算法轉(zhuǎn)化成為可執(zhí)行的程序（如圖3、圖4）。

2.打磚塊游戲程序編寫(xiě)中第三步轉(zhuǎn)譯的具體實(shí)施

將打磚塊的游戲程序轉(zhuǎn)換成.exe文件，讓學(xué)生先玩一玩，然后請(qǐng)學(xué)生分別說(shuō)一說(shuō)其中木板、小球和磚塊的動(dòng)作效果以及變量的變化情況，并完成學(xué)習(xí)單。

（1）自然語(yǔ)言建模

木板效果描述：左右鍵控制木板左右移動(dòng)；

小球效果描述：當(dāng)綠旗被點(diǎn)擊的時(shí)候，移到舞臺(tái)下面某一位置，朝著向上的隨機(jī)方向移動(dòng)，如果碰到磚塊反彈回來(lái)，如果碰到木板也反彈，如果碰到邊緣也反彈，如果碰到底部的紅色線條就停止游戲；

磚塊效果描述：當(dāng)綠旗被點(diǎn)擊的時(shí)候，磚塊克隆16個(gè)自己，以4*4的形式分布在舞臺(tái)上，如果磚塊被小球打中則磚塊消失；

變量分?jǐn)?shù)描述：如果小球打中磚塊，分?jǐn)?shù)加1。

（2）框圖梳理邏輯

引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜問(wèn)題細(xì)化分解成多個(gè)子問(wèn)題并逐一解決，最終實(shí)現(xiàn)整體問(wèn)題解決。請(qǐng)學(xué)生四人一組自行根據(jù)語(yǔ)言描述繪制各個(gè)角色的流程圖，通過(guò)算法的方式解構(gòu)游戲，將復(fù)雜問(wèn)題形式化。

（3）功能代碼表達(dá)

學(xué)生根據(jù)流程和框圖，利用圖形化編程軟件完成程序編寫(xiě)，將算法轉(zhuǎn)化成為可執(zhí)行的程序（如圖5、圖6）。新課標(biāo)中提到，不要求每個(gè)算法問(wèn)題都由學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)，閱讀理解、修改運(yùn)行等也都是有意義的體驗(yàn)，并且由于本游戲程序具有一定的難度，因此，筆者在課堂上將程序半成品發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生可根據(jù)自己的能力選擇從零開(kāi)始或在半成品基礎(chǔ)上搭建腳本。

3.教學(xué)反思

縱觀整個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)環(huán)節(jié)，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生根據(jù)自己繪制的流程圖能夠快速地完成程序編寫(xiě)，因此可以明確，學(xué)生理解了解決該類(lèi)問(wèn)題的算法的工作流程。

在項(xiàng)目活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中，大部分學(xué)生能夠跟隨課堂進(jìn)度學(xué)習(xí)和編程，但是有小部分學(xué)生對(duì)框圖和流程圖比較陌生，需要教師的進(jìn)一步講解。

通過(guò)這輪教學(xué)實(shí)踐，在學(xué)生根據(jù)流程圖示進(jìn)行編程的環(huán)節(jié)，編程效率有了非常大的提升，在編程過(guò)程中學(xué)生們也很少有畏難情緒。

結(jié)語(yǔ)

算法是計(jì)算思維的核心要素之一。三步轉(zhuǎn)譯編程教學(xué)法的第三步“從邏輯圖示到代碼實(shí)現(xiàn)”，通過(guò)程序解決問(wèn)題，讓學(xué)生經(jīng)歷問(wèn)題解決的一般過(guò)程，理解算法，感知計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的思想方法，這在一定程度上有助于在編程教學(xué)中提升學(xué)生的計(jì)算思維和問(wèn)題解決能力。

參考文獻(xiàn)：

中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：6.