生活中的循环应用——图形化编程mBlock循环算法

王小斌

江苏省泰州市实验小学信息科技教师，泰州市卓越教师，学科带头人，泰州市311人才工程培养对象，海陵区十佳青年教师。曾获江苏省小学信息技术优秀课评比一等奖，泰州市青年教师基本功比赛一等奖、优秀课评比一等奖。代表江苏省在北京参加全国中小学信息技术机器人教学活动，获特等奖。在国家、省级刊物发表信息技术教研论文多篇，主持市级规划课题3项并结题。辅导数名学生在各类竞赛中取得优异的成绩。

教学背景

编程是STEM教育中最重要一环，即提高学生多学科学习能力的教育方式之一。小学阶段主要通过图形化编程初步培养学生的计算思维。学生们通过本课学习学会使用图形化编程软件mBlock的重复执行模块，在算法分析过程中理解循环概念，进一步厘清循环结构的思想和方法，懂得对程序设计中的循环算法进行总结与提升，为以后的算法学习打好基础。

程序设计中的循環结构内容适合已掌握一定信息技术基础知识和技能的小学高年级学生。高年级学生学习兴趣广，求知欲和好奇心强，能够独立思考，并进行课前预习和课后复习。教师可以鼓励学生对简单问题进行自主探究，学会把大问题分解为小问题，找到重复的步骤，初步理解计算机的工作方式；同时发挥学生间的引领互帮作用，激发学生的探究欲。

教学目标

1.学生能够发现生活中存在的循环现象，认识到循环在交通、建筑、图书馆等方面的应用；学会主动质疑、评价现有程序，并尝试优化程序，具有自主发现问题、解决问题的意识。（信息意识）

2.学生通过分析图书馆的自动还书机和口罩自动识别机的工作原理，体验真实问题的抽象、分解等思维过程，理解算法在问题解决中的作用，能够运用循环算法对方案进行个性化设计以及迭代优化。（计算思维）

3.利用mBlock平台的重复执行模块验证算法，体会运用工具实现算法的可视化呈现。（数字化学习与创新）

4.理解口罩自动识别对提高疫情场所检验效率的作用，体会信息科技对社会现代化管理的正面影响，形成崇尚科技的意识。（信息社会责任）

教学重点与难点

教学重点：1.对生活中的循环现象进行分析，理解算法自动化运行的作用。2.对自动还书和口罩识别的工作流程进行抽象、分解，能描述步骤。

教学难点：理解循环的基本概念及要素，初步学会运用循环算法优化实际问题的解决。

教学过程

一、情境导入，感知生活中的循环现象

教师出示有关春夏秋冬，寒来暑往，时间在不停流逝的幻灯片，让学生感知生活中的循环现象。如：寒来暑往，秋收冬藏。云腾致雨，露结为霜。（南北朝·周兴嗣《千字文》）春夏作头，秋冬为尾。循环反复无穷已。（唐·罗隐《乐府杂曲》）

教师相应提出问题：这些诗句描绘了怎样的现象，共同点是什么？通过这些诗句描绘的现象，我们可以获得哪些知识？学生们通过朗读、思考后发现，中国古人早已经发现了天地间的重复现象。古往今来，春夏秋冬，大自然季节的重复变化，循环往复。由此引出课题：生活中的循环。

二、新授知识，任务驱动层层推进

1.体验生活中的循环

刚才让学生们领会了古人发现的大自然重复现象，那么在科技日益发达的现代生活中，有哪些重复现象呢？教师通过播放校园视频，让学生们再次体验熟悉的校园生活，请学生们思考：在我们熟悉的校园、图书馆里，有哪些需要重复完成的事情？

学生们通过观察发现，校园门口马路上正在工作的破碎机、进入校园大门时门口的电子屏显示（标语的重复滚动）、进入图书馆时的口罩自动检测、归还借阅图书时的扫码等，很多设备都在做着重复的步骤。

2.讲授循环知识

任务一：让学生们来分析一下前面提到的马路上破碎机（如图1）的动作，重复的步骤是哪几步？学生之间互相讨论、思考，填写下表。

通过对破碎机的动作分解，学生们分析得出，破碎机重复动作共有三步。这些动作循环的工作中，如果规划控制好重复的动作程序就可以省去我们很多辛苦的体力劳动。

教师相机总结出，中间重复的步骤就叫作循环体。生活中有很多重复的工作都可以通过控制机器程序来完成，机器自动化执行可用来简化我们的劳动，达到事半功倍的效果。特别是相同的步骤要重复执行成千上万次的话，机器自动化执行的优势就会体现得十分明显。

任务二：分小组解析图书馆的口罩自动检测和自助还书装置循环的步骤。

学生以小组的形式，分析进入图书馆时的口罩自动检测和在图书馆里自助还书装置循环的步骤，加深对循环体的理解。（如图2、图3）

学生们在分小组讨论后，每小组推荐1名学生进行汇报，其他学生进行补充。最后教师进行小结与提醒。我们在编写程序时，经常会遇到某一个角色重复做同一个动作，这时候，就可以用到循环语句来帮助我们简化程序。

任务三：搭建佩戴口罩检测循环程序。

通过小组的分析，学生们了解了循环结构的步骤和作用。接着教师可以带领学生们搭建程序，实现图书馆入场口罩检测的程序编写。

首先教师对软件平台进行相应的介绍，在图形化编程mBlock中，可以用不同的积木程序模块（次数循环如图4、无限循环如图5、条件循环如图6）实现不同的循环功能。

接下来，教师让学生们根据刚才的口罩检测推理与算法设计，结合mBlock积木中的循环积木模块，尝试自己搭建口罩检测循环算法程序。在学生操作的过程中，教师巡视并提供相应的指导。

任务四：优化佩戴口罩检测程序。

一些学生独立搭建程序成功后，教师可以进行举一反三，将学生设计成功的程序与教师设计的程序（如图7）进行比较分析，让学生们讨论交流，进而让学生们继续优化自己设计的程序。（实现效果如图8所示）

三、总结提升，拓展探究

教师通过课堂总结，让学生们知晓生活中的循环现象无处不在。我们可以通过循环程序设计将重复的工作简洁化，提高工作效率。课后延伸活动中，教师可以让学生们分小组选择一个生活的循环现象（交通红绿灯、空调制冷循环、热水器加热工作等），进行解析并尝试程序的搭建。

教学反思

本节课让学生们感受生活中循环知识，尝试结合不同的软件平台，解决生活中的问题。第一课堂不在机房，而是在教室中使用平板电脑进行信息科技课教学，学生们兴趣高涨。大部分学生可以完成相应的任务，也有极少数学生因为没有接触过平板电脑，在操作时不是十分顺畅，这也为今后开设类似的课堂教学提出了新的要求。

本课设计基于2022年新课标，在教学目标与任务设计上作了相应的创新。学生们利用平板电脑进行学习，也是对2022年新课标信息科技主编熊璋教授提出的“信息科技课程可以有电脑，可以没有电脑上课，可以在机房上课，也可以在班级上课”的尝试实践。