重构的课程，别样的精彩

    陆智弘

    

    

    

    《画正多边形》是江苏省省编小学信息技术教材5年级第5课的内容，主要讲解的是画笔工具中一些常用编程模块的运用，课堂用时1课时。而《走正多边形》则是我们梁溪区区本创客教材中第4课的内容，它是我们在省编教材的基础上，结合机器人教学重构而成的一节新课内容，课堂用时2课时。新课由软件编程和硬件拓展两部分组成。作为梁溪区的一线信息技术教师和教材核心编写组成员，我有幸第一时间对区本创客教材进行了教学尝试，下面我就来细说一下课程重构后的一些体会。

    ● 软件编程块面的整合重构

    1.有着相似的教学内容但又有着独到的教学思考

    《画正多边形》一课，以前我是这样教的：在简单地介绍画笔工具以后，就让学生先自学课本P22，看明白后，合上书本，按照自己的理解去还原程序。我认为这样可以考查学生对程序的理解能力，理解得越深刻，还原得越成功。结果，学生在执行程序的过程中出现了各种状况：有的画了没用痕迹留下;有的感觉画得太粗，想重新画，可是前面的图形一直保留着……我巡视了一遍，发现问题主要出在程序初始化的部分。

    初始化就是把变量赋为默认值，把控件设为默认状态，把没准备的准备好。我觉得应用于Scratch课堂教学中，就是在程序执行的一开始，把程序任务所涉及的所有相关模块都先定义一下。我们可以把这个过程看成是造房子先要打地基，“地基”扎实了，后面的“房子”才能建得稳固。（图1为书上针对正方形画法给出的一个参考程序，图2为这段程序的初始化部分）

    课后，我静下心来反思总结，越发觉得程序初始化对于编写一段程序的重要性。

    程序初始化，是“一步不到，一步不了”的大事。没有哪一句话是多余的，它们都有其存在的价值。设定了多边形画在舞台的哪个位置。是为了让小猫在移动的过程中留下移动的痕迹，从而得到我们所要的图形。

    设定了画

    笔的颜色。设定了画笔的粗细。

    程序初始化，有时候并不能一步到位，需要在之后写程序、调试程序的时候，发现问题再不断地回过来补充。比如这个指令，很多学生一开始并不明白初始化时为什么要清空，其实程序第一次执行的时候，这个“清空”指令并没有什么用，它主要用于程序执行过后，再次执行，先把前一次执行的痕迹全部擦除，当学生尝试执行程序过后，自然就明白了。所以我发现直接让学生去看书自学程序的初始化部分，是一个很大错误，有些程序模块，不自己去亲身体验是不能明白它的用意的。

    那么我们在上编程课的时候，该如何开展教学，让学生思考得更全面一些，学会把程序初始化写得更完整呢？通过教学反思，不断调整教学方式，我发现让学生学会写流程、画流程图是一种很不错的方式。

    于是，我试着把《画正多边形》这节课的上课方式改为：准备纸和水彩笔，在纸上画一个正方形，边画边想边写，把你是怎么把这个正方形画出来的过程，哪怕是其中芝麻绿豆大的“小选择”也一个不落地像“流水账”一样写下来。这个“流水账”其实就是一个很简单的“流程”。（由于刚接触编程，直接画流程图不合适，我就让学生写流程）“流水账”本是写作文时不可取的一种写法，没有侧重，没有概括，但是它却恰恰很好地把画图时的每一个小过程都记录了下来。例如，“我选一支蓝色的水彩笔”，“我用水彩笔细的那一头来画正方形”……写完之后，我再让大家集思广益，补充概括，得到了这样一个初步的流程：①确定位置（落笔位置）;②选择颜色;③确定粗细;④画正方形。“落笔”步骤可以等学生执行程序后，发现没有痕迹留下来，再引出，有了“落笔”绘画，自然就要“抬笔”来结束绘画。而“清空”步骤可以等学生执行程序，发现之前画的正方形依然还在，再引出，进而把程序不断地完善补全。

    让学生逐步学会写流程，进而学着画流程图，使学生切实理解每一步设定的用意，这样才能培养出学生缜密的程序思维。

    正因为如此，新课程在编写之初，我们就有意识地把程序流程图的知识穿插进了每一个章节之中。我认为，编程就是为了达到某种效果，把脑海中随之产生的一系列思维逻辑推理通过程序展现出来的过程。而程序流程图是人们对解决问题的方法、思路或算法的一种描述，这种图能够将问题分解，形象直观，各种操作一目了然，便于学生理解较难的程序过程，理清程序中的各个逻辑关系。程序流程图需要使用特定的图形符号与说明，《走正多边形》仅为新课程的第四课，为了给学生一个学习流程图的台阶，我们先引入的是写流程的概念，如图3所示。

    对应积木模块来写出每一步是在做什么，这就是写流程。这样做，一来可以讓学生去思考每一步这样编写的用意，二来为接下来画流程图做准备——如何用词用句来准确表达步骤。在之后的学习中，我们会逐步把写流程（画流程图）的过程提到编写程序之前。我们希望通过程序流程图的学习，能够让学生在搭建积木脚本之前，理清任务思路与逻辑关系，从而使编程变得更为高效。

    2.教学知识点安排更合理

    省编教材中共列举了三种正多边形的画法——正五边形、正方形、正三角形，其中多次用到了重复执行多少次这个编程模块。这个模块在省编教材第4课《青蛙过河》的最后部分有所提及，但是我觉得这个知识点和“青蛙过河”结合得略有牵强——让“青蛙”旋转360度真有必要吗？而且不加入等待的重复执行10次，那就是一瞬间的事，根本看不出旋转的过程。

    新课程中，把重复执行多少次的模块放到《走正多边形》中来教学。重复执行模块的使用，应该是为了让程序看起来更为精简且清晰明了。通过观察分析，再引入重复执行的知识点，可以让学生更清楚地明白“为什么用”和“怎么用”的问题。

    ● 编程教学中融入机器人元素，硬件拓展助力“创客教育”

    Scratch的出现，降低了学生学习编程的门槛，积木模块式的结构，让小学生也有了在“简单”编程领域大显身手的机会。它很有趣，学生也很乐于接受，但是受限于平台，我们的编程教育依然停留在“虚拟世界”中。

    我们一直在思考如何更好地调动学生学习编程的积极性，这需要我们找到学生学习的兴奋点。机器人教学的加入，很好地解决了这样一个问题。机器人融合了机械制造、电子技术、传感器、无线通讯、声像识别和人工智能等领域的先进技术，它本身就代表着现代高新技术发展的前沿。把机器人教学加入进来，和我们的编程教学相结合，让小学生也能做到通过编写程序来控制机器人，这本身就是一件能让学生觉得很有成就感的“趣事”。它的加入彻底把编程教学从“虚拟世界”带到了学生的身边。同时，它的加入，也很好地契合了我们现下十分火热的“创客教育”的理念。

    创客是一种动手操作、探究体验式的学习方式。杜威“学校即社会、教育即生活”教育思想中的“做中学”，是创客背后的核心理念，创造即学习。一件作品的创造，往往需要跨越多个学科，综合应用多种知识和技能，不断探究、体验、实验和检验。把软件编程与机器人教学相结合，在原本单一的编程教学中，加入简单的机械结构、工程力学原理、常见传感器的运用等多方面的知识，可以更好地培养学生的创造思维、探索精神、动手能力和综合实践运用的能力。

    为了更好地和Scratch教学相结合，我们的新课程选用了mBot机器人。mBot机器人小车作为童心制物的一款入门级steam教育机器人，它的编程界面完全基于Scratch软件来进行开发，用它来拓展教学，学生不必额外学习新的编程软件，一款mBlock软件就能满足学生软件编程+硬件拓展的需求。

    教学知识点的承接与不同：想要让mBot机器人“走”出正方形来，承接自《画正多边形》的编程思维，貌似只要把转换成机器人模块中的就可以，但实际上还是有所差别的——前者阐述的是“移动多少”，直接就代表了“路程”，而后者仅仅只是说明了“怎么动”，它表示的是速度，还需要用来做时间控制。两者结合起来才能做到让mBot行进一段路程后再转弯。

    同样的，软件编程中简单的，也需要mBot通过配合来完成，而如何能让小车转动角度刚好接近90度，这就需要学生通过反复的调试，针对不同的地面与轮胎的摩擦力，修改等待的时间来调整了。这也成了《走正多边形》一课中，每位学生需要解决的难题。

    ● 重构的课堂，反映出的些许不足

    课程重构的成功与否，学生最有发言权。“加入机器人教学后，两节课连上感觉有趣吗？”我曾经这样问学生。大部分学生都觉得这样的课上起来更有意思了。当我问及为什么时，有一个学生的回答令我印象非常深刻，他告诉我：“Scratch编程是好玩，但那是电脑上面的，依旧还是虚拟的，不现实啊。当我发现它还能控制机器人动起来后，我觉得它更有意思啦。”

    确实，上完新课程后，我明显感觉到学生的学习热情比以前更高涨了，mBot成功“走”出正方形后，成就感爆棚，讨论声、呐喊声在教室里此起彼伏。当然，我也发现了一些“小遗憾”“小欠缺”：①學生的动手能力欠缺。mBot机器人全身都是金属件，学生拿螺丝刀拧螺丝都拧不紧，有些部件用了没多久就松松垮垮掉下来。②mBot的左右电机本身存在细微的转速差异，导致本该笔直往前行进，部分车子却轻微地跑出了“弧线”，这个可以通过分开设置左右电机转速

    来解决。③哪怕两节课连上，教学内容还是比较多，课堂时间很紧，教师可以根据实际的课堂教学情况来控制每个知识点的教学时间。

    课程建设存在着四个阶段：模仿—创新—融合—应用。我们参考了省编教材，加入了我们的创新内容（流程图教学以及mBot机器人硬件拓展），把它们融合在一起，创编了属于我们梁溪区的区本创客教材。接下来我们还需要根据一次又一次的课堂教学反馈，来继续修订、磨合教材。期待我们的新课程，随着时间的慢慢推移，会更加完善、更加成熟，获得广大师生的喜爱。