本文格式為Word版，下載可任意編輯—7—例談小學(xué)圖形化編程中,思維可視化工具的應(yīng)用

景花

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，小學(xué)信息技術(shù)教育改革也在不斷地推進(jìn)。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，圖形化編程教學(xué)得到了廣泛開展，但問題也隨之產(chǎn)生，教師需要在教學(xué)中積極摸索有效的教學(xué)途徑與方法來解決問題。筆者發(fā)現(xiàn)，思維可視化工具可以很好地為小學(xué)圖形化編程教學(xué)提供支持和幫助。本文借助具體例子闡釋思維可視化工具在小學(xué)圖形化編程教學(xué)中的應(yīng)用方法和具體效果。

●圖形化編程教學(xué)的現(xiàn)狀與思考

圖形化編程只需通過點擊并拖拽控件的方式編寫程序，不需要繁雜的代碼，讓計算機(jī)編程像搭積木一樣簡單上手。但在課堂教學(xué)實踐中筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生剛開始都會主動探究，學(xué)習(xí)興趣濃重，后來他們就漸漸失去主動探究的興趣，等待教師“喂〞腳本，而且在學(xué)習(xí)中也一直存在腳本搭建隨便的現(xiàn)象。這些都說明學(xué)生對程序的基本概念、基本結(jié)構(gòu)沒有真正理解與把握，在作品創(chuàng)編中缺乏對知識的融會貫穿與靈活應(yīng)用的方式方法。由此看來，學(xué)生解決問題的方法與思維方式已成為作品創(chuàng)新的瓶頸，因而必需讓學(xué)生學(xué)會像計算機(jī)科學(xué)家一樣思考、分析、解決問題，把握學(xué)習(xí)圖形化編程的有效方法。而作為培養(yǎng)學(xué)生計算思維的有效載體，圖形化編程學(xué)習(xí)如何實現(xiàn)學(xué)生從自然思維到計算思維的轉(zhuǎn)換呢？下面筆者運用“思維導(dǎo)圖〞與“程序流程圖〞這兩個思維可視化工具對培養(yǎng)學(xué)生思維的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了教學(xué)實踐與摸索。

●思維導(dǎo)圖，構(gòu)建整體思維

思維導(dǎo)圖是運用圖文結(jié)合的方法將人的思維可視化、形象化的一種工具。學(xué)生運用思維導(dǎo)圖可以將所見、所聞、所想有機(jī)整合成清楚的有層次的知識結(jié)構(gòu)圖，充分呈現(xiàn)思維過程。而計算思維就是一系列解決問題的思維過程，用思維導(dǎo)圖把學(xué)生解決問題的策略圖形化，便于學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化思路、凝練提升，有利于學(xué)生高效地解決問題。

1.浮現(xiàn)知識框架，促進(jìn)程序概念的全面理解

讓學(xué)生把握編程語言的一些基本概念是計算思維能力培養(yǎng)的知識基礎(chǔ)，教師可以利用思維導(dǎo)圖對知識點進(jìn)行框架構(gòu)建，由點到面，浮現(xiàn)知識脈絡(luò)，理清知識關(guān)系，完成對知識的全面理解。

例如，在教學(xué)《小貓出題》一課時，學(xué)生初次接觸“變量〞這一重要的程序概念，在本課的學(xué)習(xí)中，教師要將變量這一知識點通過思維導(dǎo)圖從不同的角度進(jìn)行歸納與總結(jié)（如圖1），加深學(xué)生對新知識的全面理解與記憶。

2.浮現(xiàn)作品框架，形成解決問題的整體策略

作品分析是在模仿作品或創(chuàng)編作品之前不可缺少的重要環(huán)節(jié)。作品分析時，教師在拋出一系列相關(guān)問題或?qū)W生提出一些問題后讓學(xué)生探討，若學(xué)生的探討與回復(fù)僅停留于口頭文字的表述，對學(xué)習(xí)能力弱的學(xué)生來說會產(chǎn)生不理解、整體的學(xué)習(xí)印象不深刻的現(xiàn)象。而通過思維導(dǎo)圖逐層構(gòu)建的過程，能夠讓每個學(xué)生都明了地知道需要做什么、要解決哪些問題，更好地幫助學(xué)生理解作品的整體框架，形成解決問題的思路。

例如，在教學(xué)《穿越迷宮》一課時，由于學(xué)生是第一次接觸多個角色的人機(jī)交互的小游戲，在制作前教師就提出問題：需要做哪些準(zhǔn)備工作？通過小組探討和教師適時的補(bǔ)充提問，提煉出問題的關(guān)鍵字并用思維導(dǎo)圖初步浮現(xiàn)，學(xué)生明確了先要準(zhǔn)備導(dǎo)入背景與必要的角色。在接下來的學(xué)習(xí)過程中，思維導(dǎo)圖又能有效地幫助分析角色的設(shè)計思路，如小貓是怎樣移動的？小貓在移動過程中需要遵守哪些規(guī)矩？最終在進(jìn)行作品創(chuàng)編時，還可以繼續(xù)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行豐富的聯(lián)想，設(shè)置其他障礙，發(fā)散思維，增加創(chuàng)意，創(chuàng)作特性化作品，激發(fā)編程潛能，提高數(shù)字化創(chuàng)新能力。在整個學(xué)習(xí)過程中學(xué)生都能將自己的想法與思考通過思維導(dǎo)圖可視化、具體化（如圖2），思維導(dǎo)圖的形成過程正是學(xué)生用計算思維對事件進(jìn)行分解、抽象、概括來解決問題的整體策略的表達(dá)。不斷地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、創(chuàng)新作品的思維碰撞過程促進(jìn)了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，鍛煉了學(xué)生解決繁雜問題的計算思維能力。

●程序流程圖，走向程序思維

程序流程圖是人們對解決問題的方法、思路或算法的一種描述。它能幫助學(xué)習(xí)者分析、抽象問題，建構(gòu)解決問題的模型，浮現(xiàn)程序的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)從自然語言到計算機(jī)語言轉(zhuǎn)換的思維可視化，從而依據(jù)流程圖順利地編寫程序，實現(xiàn)問題的解決。

1.理解程序結(jié)構(gòu)的思想

程序流程圖中的箭頭能浮現(xiàn)程序執(zhí)行的流向，描述對比繁雜的編程思路與程序結(jié)構(gòu)，且形象直觀，便于理解。

例如，在教學(xué)《動物表演》一課時，讓學(xué)生探尋讓三種小動物按順序表演的方法，最優(yōu)化的方案是通過舞臺腳本按表演順序廣播消息并等待，每個小動物角色負(fù)責(zé)接收消息并表演（如圖3），其中蘊(yùn)含了主程序調(diào)用子程序的思想（舞臺腳本調(diào)用角色腳本），運用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的思想。學(xué)生通過流程圖能很清楚地理解程序的執(zhí)行流向和程序的結(jié)構(gòu)，假如有好多節(jié)目并隨時需要更改順序，通過主程序（舞臺腳本）可以很便利地調(diào)整表演順序。同樣，在學(xué)習(xí)自制積木時，也可以引入流程圖來理解程序結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生深刻地體驗到結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想的優(yōu)點，可以高效地解決實際問題。

2.熟練計算機(jī)語言的表述

假如學(xué)生能夠使用規(guī)范的編程語言來描述事件，那么正確使用對應(yīng)的控件編寫程序也就水到渠成了，可借助流程圖讓學(xué)生將自然語言轉(zhuǎn)換成編程語言，鍛煉其表述能力。

例如，在教學(xué)《穿越迷宮》一課時，在描述小貓不能穿墻和碰見老鼠的事件時，要求學(xué)生用“假如…那么…〞的編程語言形式來確切描述小貓的動作，出示對應(yīng)的分支結(jié)構(gòu)流程圖（如圖4），由此熟悉流程圖用規(guī)定符號的表示形式，然后講解對應(yīng)控件的實現(xiàn)，在之后碰見老鼠的事件時，先出示流程圖再讓學(xué)生用編程語言來表達(dá)。通過這樣的方式讓學(xué)生會看、會說，確切地理解流程圖的含義，理解程序的結(jié)構(gòu)，從而逐步學(xué)會運用流程圖來描述解決實際問題。

3.架起語言轉(zhuǎn)換的橋梁

學(xué)習(xí)源于生活，將學(xué)生生活中玩耍的游戲搬上編程的舞臺，學(xué)生自然會興趣盎然，但是從實體游戲直接轉(zhuǎn)化成與計算機(jī)交互的游戲沒有想象的那么簡單，教師可借助程序流程圖架起從自然語言轉(zhuǎn)化成圖形化編程語言的橋梁。

例如，在教學(xué)十分經(jīng)典的“猜數(shù)字〞游戲時，筆者先與學(xué)生玩實體游戲，在學(xué)生玩得意猶未盡之時，提問：由小貓來扮演教師的角色，每位同學(xué)都可以跟小貓盡興地玩，那么怎樣來設(shè)計這個游戲呢？雖然學(xué)生有了親身體驗，可以對游戲的流程用自然語言進(jìn)行大約的描述，但是立刻進(jìn)行腳本的搭建，大部分學(xué)生還是無從下手，自然語言到圖形化編程語言的過渡還存在較大的困難。此時，教師有針對性地提問，讓學(xué)生說說在這個游戲中小貓要做什么，學(xué)生要做什么，分清交互角色的每個任務(wù)，弄清問題的關(guān)鍵。教師根據(jù)學(xué)生的回復(fù)用簡易的程序流程圖將實現(xiàn)游戲的過程直觀形象地表達(dá)出來（如圖5），師生共同分解、抽象出實現(xiàn)游戲的基本模型，這樣就讓思維可見，同時也理清了對應(yīng)腳本搭建的思路，隨之的學(xué)習(xí)也有章可循，變得更輕松。

在游戲轉(zhuǎn)化的實踐中，程序流程圖有效支撐了學(xué)生的思維轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了從自然語言向圖形化編程語言的過渡，學(xué)生體驗了從問題抽象到建立模型的計算思維的方法，計算思維能力得到了有效的鍛煉。

●終止語

小學(xué)生的思維正處于形象思維到抽象思維的過渡時期，其計算思維能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，在圖形化編程教學(xué)中，要靈活運用“思維導(dǎo)圖〞和“程序流程圖〞這兩個思維可視化的學(xué)習(xí)支架發(fā)展學(xué)生的計算思維。運用思維導(dǎo)圖對問題進(jìn)行分解來浮現(xiàn)各個角色之間的聯(lián)系，構(gòu)建解決問題的整體思維，培養(yǎng)學(xué)生由處理簡單問題四處理繁雜問題的思維能力;運用程序流程圖分