原点创客机器人编程
突破图形化编程教学
疑难点案例举隅
一丨刘丨巍丨老丨师丨—
培养有创造力的青少年
刘巍老师的编程课堂
年7月，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，将人工智能发展上升到国家战略层面。而浙江省早在年就将人工智能作为浙摄版《小学信息技术》六年级下册教材的重要内容，安排了《Scratch趣味编程》《与机器人零距离》两个独立单元。随着编程教育的推进和普及，部分教师已经开始尝试在四、五年级甚至三年级就进行基础的编程教学，但对图形化教学疑难点的突破鲜有办法。我在本文列举了图形化教学中“X，Y坐标”“算术运算”“平面角度”“程序启动”这四个疑难点的突破案例，以期起到抛砖引玉之效。
搭建支架+巧设习题：解决“X，Y坐标”的知识难点
培养有创造力的青少年
坐标是图形化编程中非常重要的脚本之一，有“移动到X（），Y（），将X，Y坐标设定为（），将X，Y坐标增加（）”等脚本命令。如果学生不理解坐标的含义，也就无法精确控制角色在舞台中的位置和其他相关操作。
据了解，中年级学生尚未接触坐标概念，使得图形化编程学习缺少数学理论的支撑。为了解决这一知识难点，教师可以利用表格搭建学习支架，结合图形化编程坐标的特性，引入概念。
教师先绘制一张表格，用X表示列，Y表示行，且列数和行数都有负数和零的标记，因版面限制，只画10行和10列即可（见图）。教师随意指出一个单元格的位置，请学生回答所在行和列的值。通过讲解和演示，帮助学生初步建立行和列的概念后，就可以比较顺利地迁移到图形化编程中X，Y的坐标概念。
学生对刚刚建立的图形化编程中“X，Y坐标”概念并不牢固，因此教师有意设计了一组练习题，用于巩固新知
1.请将小猫往右移动10步，该用以下哪个脚本？
A.将y坐标设定为10
B.将x坐标设定为10
C.将y坐标增加10
D.将x坐标增加10
2.请将小猫往下移动10步，该用以下哪个脚本？
A.将y坐标设定为10
B.将x坐标设定为10
C将y坐标增加10
D.将x坐标增加10
3.请将小猫移到舞台的中心点，该用以下哪个脚本？
A.将y坐标设定为0
B.将x坐标设定为0
C.将x，y坐标都设定为0
通过以上三道有层次的练习题，学生进一步明晰了“X，Y坐标”的概念，基本能掌握各脚本的使用场景。
培养有创造力的青少年
厘清顺序+精准练习：破解“算术运算”的应用难点
培养有创造力的青少年
Scratch中所有的运算符都是单个呈现的，如果要进行多步骤的混合运算就需要自行搭建混合运算积木。许多初学者对于Scratch中搭建混合运算积木不够熟悉，容易混淆逻辑顺序，出现意想不到且难以发现的错误，造成排除bug的障碍。
例如求正八边形的一个内角角度。求解公式为（8-2）×/8。该公式中不仅有乘法、除法、减法，还有括号算法的优先级。正确的积木搭建如上面那张图所示，求出角度值为°。许多初学者在积木叠放顺序时就出现了各种搭建错误，下面这张图就是一种常见的错误。究其原因，是学生不能理解图形化编程进行混合运算时处理各个层叠积木块的先后顺序。
图形化编程混合运算层叠积木块是按照从最上层开始，逐层往下的顺序处理运算过程的。当学生掌握了Scratch混合运算的规律后，就可以根据数学中运算的优先级来构建整个混合运算的叠放顺序，并通过脚本区的放大按钮审视各个层叠积木块的叠放顺序，避免“算术运算”的错误。
为了巩固学生构建层叠积木块的叠放顺序，教师可以设计一些精准指向混合运算的习题，帮助学生掌握并牢记“算术运算”规律。
通过计算以上8个有代表性的混合运算习题，学生基本能够突破图形化编程中数字和逻辑运算模块的应用难点。
培养有创造力的青少年
大胆猜想+知识迁移：突破“平面角度”的认知难点
培养有创造力的青少年
在图形化编程中表示平面角度值，是用“0°”“°”“-90°”“90°”分别表示“上”“下”“左”“右”。但这也是学生“平面角度”的认知难点。教师可以鼓励学生大胆猜想，进行推理论证，再通过知识迁移，突破这一认知难点。
通过角度值的递增规律，学生很容易做出猜测——-90°等于°，并可以通过两个简单的脚本来验证猜想：先点击绿旗角色面向-90°方向，再按下空格角色面向°方向。但学生运行程序后，角色并没有改变方向。学生查看角色信息，发现角色依旧面向-90°方向，所以先前的猜测是成立的。继而，scratch角度值可以在0°～°的范围内，这样的表示更为简化，便于理解。
学生在低年级已经学过有关钟面的知识，而认知角度值和钟面有着许多交集区域（见图7），如：平面范围的一圈为°和时针走一圈是12小时；顺时针角度值越来越大，反之越小；°等价于0°，等等。所以，教师可以将钟面知识作为学生认知Scratch角度值的一个支架，突破“平面角度”的认知难点。
值得注意的是，最新版本的图形化百年城软件中，其在角度方面的改版如图所示，将平面范围分成左右两部分，左半部分为-°～0°，右半部分为0°～°，这样更有利于初学者对Scratch平面角度体系有清楚的认知。
培养有创造力的青少年
归因反思+脚本调整：解除“程序启动”的顺序疑点
培养有创造力的青少年
对于在图形化编程教学过程中遇到的一些小问题、小疑惑，往往要在全面了解图形化编程软件后才能快速找出答案。其中，程序启动的顺序问题就是一个让很多学生陷入困境的小问题，教师要引导学生进行归因反思，调整脚本，解除“程序启动”的顺序疑点。以“箭头射气球”程序为例，上面那张图是箭头角色的主要程序，下面那张图是气球角色的主要程序。程序设计为：当箭头克隆体触碰到气球时，箭头克隆体与气球同步消失。很多学生的作品似乎逻辑都很顺利，但实际操作后发现，箭头和气球只能消失其一。将脚本代入阅读后，学生发现箭头和气球上的两个消失脚本都是通过绿旗点击触发的，看似能够同步运行，实则不能同时进行。也就是说，图形化编程软件处理脚本看似同步，但实际底层代码的运行并不同时，所以导致其中一个脚本相对滞后。
既然找到了出现bug的原因，就可以通过一个广播来解决这类问题，也可以编写一个程序来进一步确定图形化编程软件运行脚本的先后顺序。因为程序运行顺序与建立脚本顺序有关，后建立的脚本先运行。由于篇幅限定，在此不做赘述。
培养有创造力的青少年
恒者行远，思者常新。在图形化编程编程教学中，教师需要不断学习和思考，专业能力才能得到不断提升，才能不断突破和创新，很多看似难以突破的瓶颈也就迎刃而解了。
长按扫一扫
联系电话：