基于图形化编程培养中小学生计算思维的教学探索

基于图形化编程培养中小学生计算思维的教学探索

卢帅

深圳市龙华区观澜实验学校

摘要：本研究基于linkboy图形化编程平台易实现、所见即所得等特点优势，不着重操作技能的使用，使得小学生能够集中注意力关注解决问题本身，促进学生着重思考解决问题途径，从而达到培养学生计算思维的目的。

关键字：图形化编程；计算思维；

近年来，由于图形化编程语言具有操作简单、有趣、易实现等特点，其已成为了中小学学生学习编程的主要工具，本文将使用Linkboy图形化编程平台为教学载体进行教学探索，学生无需花费大量时间放在代码学习上，只需专注于实现自己的想法，集中注意力关注解决问题本身，便可灵活应用计算思维快速创造作品，从而促进学生着重思考解决问题途径，达到培养学生计算思维的目的。

一、以Linkboy图形化编程平台为教学载体

Linkboy图形化编程平台是一款基于Arduino的图形化编程平台，无需学生记住复杂的功能函数，只需其能利用鼠标拖动编程积木块，仿真功能强大，运行过程也能可视化，可创作很多有趣好玩的作品。

二、培养计算思维能力的教学探索

计算思维涉及一个关键内容：“用计算机解决问题”,包括问题的分解、抽象、算法思维，其中将问题分为较小可管理部件的过程称为“分解”，分解是指将复杂的问题或系统分解成更小的小问题，是一种分层思维，有助于解决复杂的问题[1][2]。

那么我们如何培养小学生的计算思维呢？笔者从基于图形化编程教学培养计算思维能力为目标出发，以Linkboy平台为基础，引导学生会分解问题，并运用计算科学领域的思维方式解决问题，以激发学生兴趣。笔者在信息技术课和社团课教学中，开展Linkboy主题创作教学，结合中小学生认知实际，我将教学课例做了相关简化，整个教学过程分为：问题导向、确定创作主题、分解目标、程序设计、作品实现、迭代优化。

以“自动浇水器”一课为例，笔者对基于Linkboy图形化编程培养计算思维能力设计的课程做简要叙述。在寻求创意造物的过程中，学生发挥自我创意创想，教师引导学生对想法进行可行性分析，并筛选出合适的想法进行主题创作。在编程开始之前，逐步引导学生对主题创作作品功能进行细分拆解，分解出各个子功能，并对各项功能进行描述说明，在结合前面几个步骤实现创意的程序设计，最后利用图形化编程完成创意造物。

2.1以生活实际情境为导向，激发学生创意创想

在教学前，需要抛出以生活实际问题，调动学生积极思考，例如，首先向学生抛出问题“每当到过年回老家的时候，家里的植物就会长时间处于无人照看状态，无法及时给植物浇水，时间久了植物易失去水分而造成干枯，我们该如何处理？”从学生生活实际情境为切入点，激活学生思维进行创意创想。

2.2 对问题进行可行性分析，确定创作主题

紧接着引导学生对问题进行分析，思考该什么时候浇水、怎么完成浇水，如何判断缺水。激发学生进一步上互联网去查找相关资料，了解该如何一步一步下手解决问题。让学生思考确定自己的创作主题。

2.3对程序作品功能进行分解，设计算法流程

教师引导学生对要实现的创意作品进行功能分解，并抛出问题“需要什么工具可以判断植物中的水分？用什么可以控制浇水量？”学生对主题作品进行程序设计，并书写解决问题流程，在进一步将关键步骤转化为程序算法流程，最好思考 将算法流程如何用Linkboy平台实现。

2.4搭建虚拟硬件，编写程序

学生可按照想法，先搭建好作品，接着按照算法设计，编写代码。第一步先实现土壤湿度检测传感器可检测湿度，接着第2步实现在特定湿度范围内，舵机能够按照计划进行浇水。

2.5测试程序，迭代优化

代码编写完成之后，进入仿真运行，检验作品效果是否与预期一致，若程序运行结果出现错误，学生在进一步思考，并找出错误所在并优化调试程序。运行成功后 ，教师可进一步引导学生对作品进行迭代优化。

基于以上环节，在课堂引导学生对问题进行合理分析和拆解，探讨问题的关键所在，让学生步步为营，培养学生在问题解决过程中形成问题解决的标准化处理流程，引导学生即解决问题的思维习惯。

三、结语

通过Linkboy创作作品，让学生以解决生活实际问题出发，合理分解解决问题过程，灵活运用计算思维，实现完成作品解决问题的一种课堂教学方式，鼓励学生结合生活实际，确定自身创作主题，通过功能分解，设计算法流程、实现作品并优化，最终让学生将想法实现，从而达到培养小学生计算思维能力，其最终目的是培养学生适应20年后未来社会生活，为未来的发展做好准备[3]。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部,普通高中信息技术课程标准（2017版）[S].北京:人民教育出版社,2018.

[2]任友群.数字土著何以可能——也谈计算思维进入中小学信息技术教育的必要性和可能性[J].中国电化教育；

[3]郁晓华,肖敏,王美玲.计算思维培养进行时:在K-12阶段的实践方法与评价[J].远程教育杂志,2018(2):18-28.

本文是广东省教育技术中心2019年度教育信息化应用融合创新专项课题“中小学计算思维与编程教学实践研究——基于图形化编程Linkboy的教学为例”(课题立项号：19JX06047)的阶段性成果