小学信息技术与数学学科融合课程的设计

李莉莎

本研究以一节与数学学科融合的小学信息技术图形化编程课为基础，探索信息技术与各学科融合的常态化的可能性，并着重强调信息技术教学设计对学科融合的重要性，同时使用课堂上伴随式收集数据的模式，让教师更精准快速地掌握学生学习情况以做调整。

一、设计意图

2021年9月，深圳小学五年级（下）教材启用了以Kitten源码编辑器为基础的新一代图形化编程课程，极大地促进了培养学生信息素养的目标完成。为了让学生在40分钟课堂上既学到算法核心内容，又能够运用数学的方法解决生活实际问题并通过编程实现，从而达到为解决问题而将数学与信息技术融合的目的，本节课以“幸运大转盘”为例，先让学生编程实现一个简单的程序，然后根据学生自己的获奖需求，用数学的方法计算，再编程修改原来的程序，从而完成一个“有作弊器”的幸运大转盘，同时也更加深入地认识到生活中常见的电信抽奖诈骗实质。

二、教材分析

本课选自粤教版信息技术教材第三册（上）第五课。本教材是2021—2022学年度首次使用，使用的是Kitten源码编辑器，虽然和Scratch有相似之处，但在积木块功能设置上则不尽相同。Kitten编辑器非常适合小学阶段培养学生计算思维能力、跨学科解决问题的能力，在编程过程中，要实现一个功能或动画效果，可有多种方式，因此在每节课授课过程中，不能让学生局限于课本，应在重点知识以及重点积木块上对数学思维能力进行升华，让学生以解决实际问题为目标，发散思维，创新编程。本节课从五年级数学中角度的概念和知识点出发，让学生在图形化编程中用已知的数学知识去解决问题，带领学生体验问题，再形成算法，将问题形象化、具体化、流程化，最终解决问题，并且做到举一反三和创新。

三、学情分析

经过之前的课程观察和问卷星学情调查，五年级学生有很强的逻辑思维能力、语言表达能力、理解能力以及电脑操作能力，同时编程中涉及的数学知识也已学过，数学知识储备达到学科融合的要求，但将数学知识点应用到编程中解决实际问题的能力几乎为零，同时大部分学生更倾向于实现绚烂效果的编程，对使用数学知识解决问题的编程兴趣不高。

四、教学目标

（一）知识与技能目标

复习数学的角度知识，了解概率的基本概念，能计算获奖率；理解流程图的画法，并能够完成“幸运大转盘”的流程图；深刻理解和熟练掌握“重复”“随机数”“广播”“如果”等积木块的意义和使用方法；尝试编写“幸运大转盘”的程序。

（二）过程与方法目标

从让学生体验“幸运大转盘”并思考角色数目、基本功能出发，了解“幸运大转盘”的流程图，掌握制作“幸运大转盘”的程序设计方法，通过编程实现基本旋转的效果，再通过完成两个有难度梯度的改造任务，熟练应用“重复”“随机数”“广播”“如果”等积木块，在这个过程中充分理解概率的含义，并能独立修改程序，改变中奖概率。

（三）情感态度与价值观目标

在完成不同难度梯度的任务中，体会通过计算与编程实现完美效果的乐趣，感受会编程的自豪，增强学习的自信心。同时也认清生活中常见的抽奖活动可能是陷阱。

五、教学重点与难点

重点：理解数学概率的含义，了解程序的顺序结构，学会使用“随机数”积木块。

难点：运用所学概率、角度知识，计算获奖概率，思考提升获奖概率的方法，并进行编程。

六、教学过程

（一）温故而知新

师：这节课的主题是制作“幸运大转盘”，老规矩，同學们先和老师复习之前所学的内容，温故而知新，老师想请一位同学来告诉大家，想要让坦克转向这四个方向，要用到哪些积木块？提示：你可以这样说，想要让坦克转向右需要用“面向0度”积木块。

学生思考并回答让坦克转向四个方向所需积木块。

师：老师想请三位同学说说图1这三组积木块的作用和效果。

生：三位同学回答三组积木块的作用效果。

师：老师请大家再来思考一下图2这些积木块在效果上有什么区别呢？

生：第一个是收到广播立刻一次性旋转20度，另一个是慢慢地旋转20度。

设计意图：复习这三组与本节课有关的积木块，再次区分有限循环与无限循环。

伴随式数据收集：完成问卷星第1题：重复执行20次，旋转2度，一共旋转了多少度？（  ）

A.20度  B.40度

（二）知识大讲堂

师：同学们掌握得还不错，那我们就进入今天的知识大讲堂环节，老师想请一位同学来试试运气。这位同学有三次抽奖机会，没有上来的同学，请认真思考老师提出的三个问题：1.指针最开始是面向什么方向？2.指针每次停下来的位置是一样的吗？3.左上角的数字是什么？

生：体验作品并认真思考后，分别回答：右边，0度；不一样；点击开始。

师：我们今天整节课都和角度这个数学概念有关系，大家还记得平角和周角吗？

刚才没有获得一等奖，很遗憾，不过我们可以想一想怎么让自己制作的转盘指针停在一等奖处。问题是：指针需要逆时针旋转多少度呢？我们约定，指针面向右的时候是初始位置，旋转了0度，逆时针旋转到这里旋转了30度，旋转到这里旋转了60度。指针如果旋转了至少30度但不超过60度就可以获得一个二等奖；第二个提示：转盘有360度，被均分为12个度数相等的角，每个角有30度。请各位同学口算一下，想获得一等奖，至少需要旋转多少度呢？算出来的同学请举手。

生：思考并回答转向30度；转向315度；负45度。

师：在开始编程前，还有两个问题：（1）怎样让指针在每一个角度都有可能停留呢？（2）怎样先确定角度，并记录下来，再去旋转呢？我们需要用到变量！

变量：存放数据的容器

设计意图：体验环节是最棒的吸引注意力的环节，也是编程前最重要的观察思考环节。借这个环节，布置观察任务，为后面作品完成铺垫。

问题1是为了让学生注意到指针是从0度方向开始旋转的。问题2是为随机数做铺垫。问题3是为变量知识点做铺垫。让学生在计算分析角度的过程中明白编程与数学密不可分。

伴随式数据收集：完成问卷星第2题：转盘被均分成了6份，每个奖项扇形区域有多少度？（  ）

A.100度 B.60度

（三）实践出真知

师：在编程前，请同学们和老师一起画一个流程图，请问，体验作品的同学最开始点击的是什么按钮运行的程序？然后呢？再点击了什么？对了，“开始”这个角色。这个角色被点击后，发出了广播“开始”，接下来呢？“指针”角色收到了广播“开始”消息，就开始旋转起来了。指针是一直旋转的吗？不是的，旋转一段时间就停下来了。最后，程序结束。同学们非常棒，和老师一起画出了流程图，我们把这种按顺序一个过程接一个过程的流程图，叫顺序结构流程图。请同学们打开桌面上幸运大转盘（学生版本）的文件。按照流程图，要先从哪个角色开始呢？对了，“开始”这个角色。当点击开始后，就会发送广播消息给指针，请同学们把收到广播消息的积木块放在当角色被点击的下面。现在請同学们选中“指针”角色，要对“指针”角色编程了，“指针”角色收到广播消息要做什么呢？首先它需要面向初始方向，就是向右。接下来，就要开始旋转了，就需要用到“旋转”这个积木块了，请同学们把“旋转30度”这个积木块平接面向0度的下面，我们来试试，指针旋转了吗？旋转了，可是只旋转了一次，怎样让指针多旋转几次呢？要用哪个重复执行呢？我们先来试试重复执行，看起来指针一直转到下课也抽不到奖，那试试重复执行20次，很好，多旋转了几次。请同学们完成指针的旋转。

学生和老师一起操作完成作品。

设计意图：该环节是教师带领学生编程，师生一起操作完成基础部分。目的在于巩固基础操作，操作过程中讲解新知实践。

伴随式数据收集：完成问卷星第3题：想让指针每次旋转1度，旋转20次，应该使用哪种重复执行？（  ）

A.重复执行  B.重复（  ）次

（四）融会贯通

师：接下来就是同学们融会贯通的时刻了，老师有两个任务给同学们。请看：任务一：请让幸运转盘的指针随机停下来，可以用到这些积木块。刚才同学们抽奖运气不错，老师也想试试，不知道能不能中一等奖。请同学们给老师加油。老师的运气很好，一直是一等奖呀。你们想知道老师是怎么做的吗？就是在指针旋转的过程中，老师按下了空格键，指针就会自动面向一等奖的方向，并且程序停止，改变了中一等奖的可能性大小。任务二：在旋转的过程中，若按下空格键，停在一等奖处。任务三：让中奖的概率变大。

学生在理解的基础上独立完成进阶任务。参考老师给出的提示。

设计意图：任务一是在基础作品上的改善，让指针可以随机停下来。任务二是在老师的示范下，激发学生在不同角度创新的思维。同时，课程过半，通过此展示活动，再次吸引注意力，激发学生强烈的学习欲望。任务三是在完成程序和理解概率的基础上，培养学生的计算思维，首先思考哪些方法可能提升概率，再进行数学计算验证，最后编程实现该过程。

伴随式数据收集：完成问卷星第4题：转盘被均分成了6份，有1个二等奖，中二等奖的概率是多少？（  ）

A.1/6    B.1/3

（五）总结与预知

师：今天我们学习了：（1）角度的知识。（2）“随机数”积木块的使用。（3）认识了顺序结构，并绘制了流程图。（4）中奖概率计算方法。（5）修改程序，提高了中奖概率。（6）请同学们完成问卷星上的小测试。

学生和老师一起回顾并完成问卷星中剩下的问题。

设计意图：加入大数据分析环节获得教学反馈。

七、教学反思

本节课采用任务驱动法，借助五个环节：温故而知新、知识大讲堂、实践出真知、融会贯通、总结与预知将知识讲授与完成任务贯穿起来，在环节结束时用30秒时间完成问卷星的一个问题，并在最后完成问卷星剩余三个涉及整体课程的问题。最后三个问题，分别是：5.你完成了哪些任务？（多选）6.源码编辑器中向右是多少度？（单选）7.重复30次是无限循环。（判断）。根据结果统计反馈，问题1、2、3全部同学都能答对，但问题4，答题过程较慢，虽然全部答对，但与个别同学课下单独谈话中，发现学生对问题4的计算过程不是十分确定。问题5中，有81.78%的学生完成了所有任务，有84.78%的学生完成了除任务三之外的其他三项任务，有82.61%的学生完成了前两项任务，所有学生均完成了由老师带领下的第一个基础任务。说明20%左右的学生在没有老师带领完成任务二、三的时候需要指导和帮助。问题6中，仅有2.17%的学生回答错误，说明对Kitten编辑器界面已经基本熟悉。问题7中，8.7%的学生回答错误，说明大部分学生对无限循环和有限循环已能够区分。个别学生还需在之后的课程中给予强调。最后学生完成了所有任务，了解到了生活中抽奖活动的本质，也提升了学习编程的热情和信心。

（作者单位：广东省深圳市龙岗区南京师范大学附属龙岗学校）

编辑：赵飞飞