让计算思维在色彩中飞扬

陈宏斌

信息技术教师如果长期关注学科发展，对计算思维这一概念肯定不陌生。笔者查阅近年来的相关学科资料发现，国内的专家学者对计算思维的研究已经非常多，但是如何让计算思维在课堂教学，尤其是在中小学信息技术教学中落地，却鲜有报道，本文以《彩色世界》一课为例，对计算思维如何在小学信息技术课堂教学中实施作了尝试性探索。

《彩色世界》是江苏凤凰科学技术出版社出版的小学信息技术五年级教材第7课的内容。本课属于PC-Logo程序设计单元，在上课之前，学生已经掌握了Logo绘图的基本命令，如前进（FD）、后退（BK）、左转（LT）、右转（RT）等。本课的主要教学内容是学习使用SETPC、SETBG和FILL三个命令，从教材呈现的内容看，设置画笔颜色的SETPC命令和设置背景颜色的SETBG命令内容简单易学，涂色的FILL命令尽管有些复杂，但对学生而言也是相对容易掌握的。这样三个简单命令的学习，如何才能体现计算思维呢？

● 从画图软件到程序语言，巧用迁移性思维

片段1：

师：同学们刚才欣赏了五颜六色的漂亮图案，是不是也想在Logo世界里画一画呢？

生：想。

师：我们之前在Logo世界里画的图形都是单一的黑色，如果想在Logo世界里画出有颜色的图形，你们觉得应该先做什么呢？

生：我觉得应该先改变小海龟的颜色。只有小海龟变成了我们想要的颜色，才能画出我们想要的彩色图形。

师：是的，我们必须先改变小海龟的颜色，才能画出彩色的图形，那么怎样才能改变小海龟的颜色呢？

生：不知道。

师：大家还记得三年级学习的画图程序是怎样改变画笔和背景颜色的吗？其实在小海龟的工具栏里也有这样的按钮命令，尝试着找一找，并完成表1。不要忘了，找到工具栏上改变小海龟颜色的按钮命令后，自己画一个图形试一试，看看能不能得到想要的彩色图形。

学生尝试操作并填写表1。

师：大家刚才很快就在工具栏里找到了改变小海龟画笔和背景颜色的命令。但如果我们每改变一次颜色就用鼠标在工具栏上操作一次，你们觉得方便吗？

生：不方便。

师：是呀，那样肯定不方便，而且PC-Logo毕竟是一门程序设计语言，以直接写命令为主，那么有没有什么代码命令能够实现改变颜色的设置呢？请大家看书找一找，并完成表2。

学生尝试操作并完成表2。

迁移性思维是指人脑在发展创造的思维过程中，根据已经获得的知识、技能和方法等因素，来获取新知识、新技能和新方法的思维能力。教师通过迁移性思维让学生掌握新的技能是信息技术课常用的学习方法。例如，在画图软件的学习中，学生掌握了借助Shift键画正方形后，就可以将其迁移到画圆形、水平线、垂直线等图形中。又如，学习“在PowerPoint中插入自选图形、艺术字”等操作方法时，教师可以先让学生回忆Word中对应的操作方法，这样的迁移性思维在信息技术课堂上随处可见，但这种迁移性思维一般在同一款软件或同一类软件之间使用得比较多，而片段1中的迁移性思维，却是两种不同平台之间的迁移，它是从应用软件画图程序到程序设计语言PC-Logo的迁移。笔者没有直接从画图软件的颜色操作迁移到PC-Logo的命令代码中，而是先通过在PC-Logo的工具栏上寻找改变颜色的命令按钮，这种通过鼠标器改变颜色的方法与画图软件中改变颜色的操作类似，对学生的迁移性思维没有障碍。当学生掌握了鼠标器改变颜色的方法后，笔者提出了新的要求，即使用命令代码来改变颜色，此时提出这个要求，学生不仅不会感到突然，还会觉得这是学习PC-Logo所必须的。

教师通过这样的精心设计，并借助迁移性思维，就可以轻松高效地帮助学生理解SETPC和SETBG的意义和功能。深读教材，教师不难发现，《彩色世界》这一课，其实完全可以对应画图程序规则图形的三种模式进行设计。在画图程序中，规则图形一共有三种模式，分别为空心图形、实心图形和边框与填充色不一致的图形，在PC-Logo中，学生使用SETPC命令和SETBG命令可以画出空心的彩色图形，用FILL命令可以涂出实心图形，至于边框与填充色不一致的图形也是本课的命令可以解决的。从这个角度思考，教师可以用迁移性思维贯穿全课进行设计，从而让学生的迁移性思维训练有始有终。

● 从颜色方块到数字代码，感悟抽象性思维

片段2：

师：刚才我们一起学习了设置小海龟画笔和背景的命令，但是有这么多颜色块（课件出示颜色图），小海龟怎么才能从这当中选择出需要的颜色块呢？你们觉得应该怎么告诉小海龟？

生：是不是可以给每个颜色块编个代号，如数字，就像前面我们用数字告诉小海龟可以走多远一样。

师：对，如果我们给每一种颜色一个数字作为代码，也就是让这个数字在PC-Logo中代表这一种颜色，如果要设置某一种颜色，只要把这个数字作为代码告诉SETPC或者SETBG，不就等于告诉它们要设置成什么颜色了吗？在一定的环境下，我们把每一个不同的事物用不同的代码去表示，即把具体事物比作一种代码，这就是抽象的基本方法之一。例如，在学校，我们每个人都有一个学号，这就是一种用数字抽象化表示人的方法。又如，高速公路的指示牌也是用数字抽象化表示道路的……同学们都有自己喜欢的颜色，也都准备为自己的颜色设置一个数字代码，但如果真这样，小海龟就不知道要听谁的了。也就是说，把颜色方法抽象成数字代码时，需要按一定的順序，不然就乱套了。其实在颜色块和数字代码之间，是有一些约定习惯的。例如，把黑色设为最小的0，把白色设为最大的15，至于每一种颜色到底用什么数字表示，可以把工具栏上设置颜色的对话框打开，每选中一种颜色方块，下面就显示“颜色几”，把你看到的数字代码记录到表3中。

抽象是科学研究的重要手段，也是计算思维的本质。在计算科学中，抽象是强有力的工具和方法，但抽象却是一个学生很难理解的概念。SETPC和SETBG后面跟随的数字代码，很多老师上课时都是直接告诉学生。学生因为有前进（FD）、后退（BK）、左转（LT）和右转（RT）四个命令后面跟着数字的基础，所以也不难理解SETPC和SETBG后面也要跟表示颜色的数字。但在片段2中，笔者向学生解释了为什么SETPC和SETBG后面要跟数字，而且通过这个过程使学生简单理解了抽象是怎么一回事，把“抽象”这样一个很概念化的知识通过颜色方块到数字代码的转变，使他们有了切身的感悟。

回顾PC-Logo这一单元，教师如果能很好地利用抽象这一计算思维的方法，则会对教学有很大的帮助。例如，利用小海龟画图，最关键的就是从当前方向如何转向下一条需要绘制边的方向，而学生对小海龟方向的理解，却是最容易出错的地方。如果教师借助一定的技术手段，让学生把小海龟的方向抽象为生活中钟面的几点钟方向（如默认小海龟的方向为12点方向），学生就更容易理解了，如果再經过持久的练习，相信小海龟转向这一难题就会迎刃而解。

● 从拓展练习到知识新授，培育逆向性思维

片段3：

师：通过前面的学习，我们已经学会了画彩色的图形和填充实心的彩色图形。在画图程序中，规则图形一共有三种不同的模式，还记得吗？我们一起来看一看（出示课件）。另外，还有一种模式就是画边框线和填充颜色不一样的图形，在PC-Logo中又应该怎么画呢？

生：我想应该是在小海龟进入到图形里面准备使用FILL命令填充颜色之前，改变一下画笔的颜色就可以了。

师：大家同意他的意见吗？

生：同意。

师：好，那我们就一起来尝试。（师生共同尝试）达到我们想要的效果了吗？

生：没有。

师：那就是说，刚才的方法行不通。那么就没有办法实现内外颜色不同的效果了吗？请大家相互讨论并动手试一试。

学生讨论并尝试操作，教师请学生回答问题。

生：用FILL命令不行，那我就反过来试了一下，结果发现成功了。我是先用FILL画出内部填充色的实心图形，再让小海龟回到图形后，也就是起点，把画笔的颜色重新设置为外面边框线的颜色，然后再画一圈边框线就可以了。

师：非常棒，他从反向的角度进行了思考，最终画出了这个效果（如下图）。请大家也来试一试。

学生尝试操作。

在这一课的教学中，很多教师在学生学习了FILL涂色命令后，会设计一到两个图形进行涂色练习，以确保巩固FILL命令，达到满意的教学效果。但在片段3中，笔者没有安排常规的涂色，而是设计了这样一个大胆的、让人意想不到的活动，实践证明，这是一个非常高明且高效的练习活动。首先，这个活动仍然是学生对FILL命令的练习，而且在整个活动中还练习了两次。其次，在这个活动中，教师把迁移性思维贯穿了课堂的始终，还把画图程序的三种模式一一作了对比，不但让拓展练习升级为知识的新授，还让PC-Logo中的彩色图形的种类更加完整丰富。最后，笔者另辟蹊径，换角度思考，让学生的逆向思维得到了真实有效的发生，从而培养了学生的创新能力。其实，在PC-Logo中，一个组合图形的绘制方法有很多，教师如果引导学生从不同的角度去思考，就会有不一样的收获，也会有不一样的精彩。

本文仅以《彩色世界》一课的三个片段与大家共同探讨了计算思维中的三种思维方式在PC-Logo教学中是如何应用实施的，相信随着课程改革的不断深化，一定会有越来越多的教师跳出技能操作与训练的圈子，走向培养学生核心素养的课堂教学。