关注信息核心素养提升学生计算思维

张芳菲

[摘 要]文章以五年级《克隆飞机大战》教学为例，以Scratch搭建平台，结合小学生的逻辑思维发展特点、认知特点、已有的认知水平及生活经验，探讨如何通过编程来设计游戏，如何在课堂教学中关注学生信息核心素养的培养、计算思维能力的提升，从而为后续Scratch编程教学及培养学生的编程兴趣奠定基础。

[关键词]Scratch;计算思维;程序;克隆;核心素养

[中图分类号] G43 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2022）09-0088-03

案例：《克隆飞机大战》

一、前端分析

（一）教材分析

《克隆飞机大战》是苏科版小学信息技术教材五年级上册第12课的内容，是学习Scratch基础部分的延续，旨在让学生认识和理解“克隆”控件，为后面独立设计程序打下基础。

教学目标：认识与理解“克隆”控件;掌握利用“克隆”控件控制角色变化的方法;通过使用“克隆”控件，掌握多个角色相同动作的实现方法;通过使用“克隆”控件，感受编程的乐趣。

教学重点：认识与理解“克隆”控件。

教学难点：掌握利用“克隆”控件控制角色变化的方法。

预计课时：1课时

（二）学情分析

在本节课教学之前，学生已经掌握了使用条件语句、循环语句以及侦测、外观、动作等模块，还未涉及“克隆”控件，更不知如何使用。学生有复制角色的直觉思维，而这节課旨在提升学生的计算思维能力，即解决问题的能力，复制虽然也可以实现无数架飞机，但是会使程序冗长，而克隆就简化了解决问题的步骤。“分析可能的解决方案，找到最有效的方案，并且有效结合这些步骤和资源。”这是国际教育技术协会和计算机科学教师协会于2011年给计算思维做的可操作性的定义中提到的。

二、教学设计

（一）体验游戏——激趣导入

1.教学实录

（课前播放空战短片）

师：同学们，你们玩过“飞机大战”这个游戏吗？想不想体验一下？现在请打开桌面的飞机大战游戏，玩一玩吧！

师：好不好玩？今天我们就来一起制作一个“飞机大战”的游戏！（板书）

2.过程解析

激趣导入，让学生对本节课的学习内容充满期待。课始，通过感知游戏，直接引出课题。

（二）分析游戏——了解规则

1.教学实录

师：请思考并介绍在这个游戏中，这两个角色分别有哪些行为事件？（多媒体出示，如下）

火炮：会开火，左右键控制转向。

飞机：多架，不断下落，碰到火焰即爆炸并消失，到底部自动消失。

2.过程解析

通过问题，让学生产生对游戏规则的思考，及对两个重要角色的认知。

（三）分析游戏——完成飞机

1.教学实录

师：请大家打开桌面的“飞机大战”文件。现在只有一架飞机，玩“飞机大战”游戏，一架飞机够吗？那该怎么办呢？

生：复制很多个角色，可以克隆……

（1）多架飞机

师：如果复制很多个飞机角色，我们的工作量会很大，程序也会变得冗长。在控制模块里，有一个“克隆”（板书）功能，它可以让角色实现分身效果，也可以极大简化程序。（PPT出示“克隆”的定义）

师：请大家尝试让飞机在点击绿旗后不断分身为无数架飞机。

（教师巡视，演示典型问题，请学生解决）

师：为什么看不到克隆体飞机？

生：原位分身，在本体背后。

师：当克隆体飞机产生的时候，它们的位置应该是怎样的？有什么规律吗？

生：舞台最高处随机出现。

师：角色的位置由坐标决定，你能用坐标来表述如何实现克隆体飞机的定位吗？

生：x：-240～240，y：180。

师：请尝试设计克隆体飞机产生后的定位程序。

（教师巡视，演示典型问题，请学生解决）

（2）向下飞行

师：现在飞机还需要做什么？

生：不断向下飞行。

师：结合坐标思考，向下飞行意味着改变什么？

生：高度改变，y减小。

师：请尝试完成飞机不断向下飞行的程序。

（教师巡视，演示典型问题，请学生解决）

2.过程解析

回顾课前的导入环节，查找对比目前还没有实现无数架飞机效果的原因，引出对实现无数架飞机效果的需求。阐明“克隆”在计算思维中的重要意义，及其与直觉思维的区别，体现对计算思维的要求，让学生自主探究“克隆”的用法。在试误后，再聚焦克隆体的定位问题，符合学生的认知特点和心理需求。课堂上及时捕捉学生的问题资源，并将其还给学生，再让学生来解决，体现学生的学习主体地位。这样通过坐标的复习与运用，为后续几次程序设计作铺垫。通过知识的迁移，让学生自主探究飞机的定位程序。这可能会涉及x范围的缩小问题，看学生的学习情况和需求而定。坐标问题的第二次迁移，y的改变让学生自主探究，这是对坐标的二次强化。

（四）直面bug——完善程序

1.教学实录

师：目前，火炮和飞机各自的基本动作已经完成，大家看看有什么问题？

生：有一架飞机不动，飞机到舞台底部会堆积。

（1）本体滞留bug

师：知道这架不动的飞机是哪一架吗？请大家猜一猜。

生：本体。

师：看看脚本区的程序，我们如何处理它？

生：隐藏。

（教师巡视，演示典型问题，请学生解决）

师：克隆体也不见了，再看看程序，如何解决？

生：克隆体显示。

（教师巡视，演示典型问题，请学生解决）

（2）底部堆积bug

师：我们希望克隆体飞机到达底部后消失，也就是删除本克隆体。那么，怎么判断到达了底部呢？尝试结合前面提到的坐标（y=-180时）来思考。

师：请尝试解决底部堆积的问题。

（教师巡视，演示典型问题，请学生解决）

2.过程解析

到这一步，飞机和火炮的基本动作已经设置完成，学生会直观地发现画面中出现的bug，这时及时解决，体现学生的学习主体地位。把问题和矛盾抛给学生，让学生在发现问题、解决问题、再发现问题、再解决问题的过程中，提升计算思维能力。第二个bug是一个关键点，用这个bug教结构，因为逻辑结构关联且相似，到下个击中环节就是用结构。学生会用“隐藏”来实现“消失”，但很快就会发现游戏画面越来越卡，并且当克隆体超过300个就停止克隆，画面中不再有飞机出现。这时及时强调删除本克隆体，并介绍两者的区别。

（五）飞机大战——爆炸消失

1.教学实录

师：如果碰到火焰红色，飞机就会爆炸，随后消失不见。我们曾经用过类似的判断吗？（迷宫游戏）

师：谁来说一说自己的思路？（生答略）

师：请大家完成飞机击中后炸毁的程序吧！

（游戏开始飞机就已是爆炸状态）

（教师巡视，演示典型问题，请学生解决）

2.过程解析

用结构，迁移旧知，通过游戏引发学生共鸣，再次自主探究，体现学生的学习主体性。如果游戏开始飞机就是炸毁状态，就顺应介绍编程的习惯，初始状态的设定。如果暂时没有出现，就从青蛙过河和迷宫游戏引导，提醒学生编程的严谨性，帮助建立良好的编程习惯，避免留bug。

（六）总结拓展——开放式延伸

1.教学实录

师（总结延伸）：今天你学会了什么程序？让你设计一个游戏的话，可以怎么做？第一步，第二步，第三步……

师（作业设计）：还有什么希望能在游戏中實现的？如增加boss飞机或障碍角色，并使用克隆，给游戏增加难度。

2.过程解析

这个环节旨在反思梳理，内化知识。作业设计是击中爆炸的延伸，既检验了学生对“克隆”的理解，也是对使用“克隆”的强化。同时，检验学生在游戏设计中解决问题的能力，即计算思维能力的检验。

三、教学反思

“克隆”本身就是一个很前沿的词汇，它源自生物学对物种的完全复制，本体和克隆体从外表到DNA都是完全相同的。学生对于“克隆”的认知可能仅仅是复制一个已有的角色，再粘贴出一个一模一样的角色。然而，克隆出来的角色通过程序的编写，也可以实现不一样的状态，如从不同位置出现、不同的特效等。本体和克隆体的程序可以独立编写，并且它们都存在于同一个角色中。本体甚至可以隐藏起来，我们往往要使用的是克隆体，这也是这节课学生能感知体会到的。“克隆”控件的学习，让学生编写复杂程序的能力进一步得到提升，为编写复杂程序打下良好的基础。当然，在这个过程中，“克隆”也只是对于Scratch中控件的广度学习。为什么要学习“克隆”，而不是用复制角色的办法，这里蕴含着信息意识、计算思维等信息核心素养。优化是学习编程，或者说解决问题的办法的更优选择。提升计算思维能力，采用更合适、更优的解决办法，这是我们要培养学生的信息核心素养。