讓計算思維在色彩中飛揚

陳宏斌

信息技術教師如果長期關注學科發展，對計算思維這一概念肯定不陌生。筆者查閱近年來的相關學科資料發現，國內的專家學者對計算思維的研究已經非常多，但是如何讓計算思維在課堂教學，尤其是在中小學信息技術教學中落地，卻鮮有報道，本文以《彩色世界》一課為例，對計算思維如何在小學信息技術課堂教學中實施作了嘗試性探索。

《彩色世界》是江蘇鳳凰科學技術出版社出版的小學信息技術五年級教材第7課的內容。本課屬于PC-Logo程序設計單元，在上課之前，學生已經掌握了Logo繪圖的基本命令，如前進（FD）、后退（BK）、左轉（LT）、右轉（RT）等。本課的主要教學內容是學習使用SETPC、SETBG和FILL三個命令，從教材呈現的內容看，設置畫筆顏色的SETPC命令和設置背景顏色的SETBG命令內容簡單易學，涂色的FILL命令盡管有些復雜，但對學生而言也是相對容易掌握的。這樣三個簡單命令的學習，如何才能體現計算思維呢？

● 從畫圖軟件到程序語言，巧用遷移性思維

片段1：

師：同學們剛才欣賞了五顏六色的漂亮圖案，是不是也想在Logo世界里畫一畫呢？

生：想。

師：我們之前在Logo世界里畫的圖形都是單一的黑色，如果想在Logo世界里畫出有顏色的圖形，你們覺得應該先做什么呢？

生：我覺得應該先改變小海龜的顏色。只有小海龜變成了我們想要的顏色，才能畫出我們想要的彩色圖形。

師：是的，我們必須先改變小海龜的顏色，才能畫出彩色的圖形，那么怎樣才能改變小海龜的顏色呢？

生：不知道。

師：大家還記得三年級學習的畫圖程序是怎樣改變畫筆和背景顏色的嗎？其實在小海龜的工具欄里也有這樣的按鈕命令，嘗試著找一找，并完成表1。不要忘了，找到工具欄上改變小海龜顏色的按鈕命令后，自己畫一個圖形試一試，看看能不能得到想要的彩色圖形。

學生嘗試操作并填寫表1。

師：大家剛才很快就在工具欄里找到了改變小海龜畫筆和背景顏色的命令。但如果我們每改變一次顏色就用鼠標在工具欄上操作一次，你們覺得方便嗎？

生：不方便。

師：是呀，那樣肯定不方便，而且PC-Logo畢竟是一門程序設計語言，以直接寫命令為主，那么有沒有什么代碼命令能夠實現改變顏色的設置呢？請大家看書找一找，并完成表2。

學生嘗試操作并完成表2。

遷移性思維是指人腦在發展創造的思維過程中，根據已經獲得的知識、技能和方法等因素，來獲取新知識、新技能和新方法的思維能力。教師通過遷移性思維讓學生掌握新的技能是信息技術課常用的學習方法。例如，在畫圖軟件的學習中，學生掌握了借助Shift鍵畫正方形后，就可以將其遷移到畫圓形、水平線、垂直線等圖形中。又如，學習“在PowerPoint中插入自選圖形、藝術字”等操作方法時，教師可以先讓學生回憶Word中對應的操作方法，這樣的遷移性思維在信息技術課堂上隨處可見，但這種遷移性思維一般在同一款軟件或同一類軟件之間使用得比較多，而片段1中的遷移性思維，卻是兩種不同平臺之間的遷移，它是從應用軟件畫圖程序到程序設計語言PC-Logo的遷移。筆者沒有直接從畫圖軟件的顏色操作遷移到PC-Logo的命令代碼中，而是先通過在PC-Logo的工具欄上尋找改變顏色的命令按鈕，這種通過鼠標器改變顏色的方法與畫圖軟件中改變顏色的操作類似，對學生的遷移性思維沒有障礙。當學生掌握了鼠標器改變顏色的方法后，筆者提出了新的要求，即使用命令代碼來改變顏色，此時提出這個要求，學生不僅不會感到突然，還會覺得這是學習PC-Logo所必須的。

教師通過這樣的精心設計，并借助遷移性思維，就可以輕松高效地幫助學生理解SETPC和SETBG的意義和功能。深讀教材，教師不難發現，《彩色世界》這一課，其實完全可以對應畫圖程序規則圖形的三種模式進行設計。在畫圖程序中，規則圖形一共有三種模式，分別為空心圖形、實心圖形和邊框與填充色不一致的圖形，在PC-Logo中，學生使用SETPC命令和SETBG命令可以畫出空心的彩色圖形，用FILL命令可以涂出實心圖形，至于邊框與填充色不一致的圖形也是本課的命令可以解決的。從這個角度思考，教師可以用遷移性思維貫穿全課進行設計，從而讓學生的遷移性思維訓練有始有終。

● 從顏色方塊到數字代碼，感悟抽象性思維

片段2：

師：剛才我們一起學習了設置小海龜畫筆和背景的命令，但是有這么多顏色塊（課件出示顏色圖），小海龜怎么才能從這當中選擇出需要的顏色塊呢？你們覺得應該怎么告訴小海龜？

生：是不是可以給每個顏色塊編個代號，如數字，就像前面我們用數字告訴小海龜可以走多遠一樣。

師：對，如果我們給每一種顏色一個數字作為代碼，也就是讓這個數字在PC-Logo中代表這一種顏色，如果要設置某一種顏色，只要把這個數字作為代碼告訴SETPC或者SETBG，不就等于告訴它們要設置成什么顏色了嗎？在一定的環境下，我們把每一個不同的事物用不同的代碼去表示，即把具體事物比作一種代碼，這就是抽象的基本方法之一。例如，在學校，我們每個人都有一個學號，這就是一種用數字抽象化表示人的方法。又如，高速公路的指示牌也是用數字抽象化表示道路的……同學們都有自己喜歡的顏色，也都準備為自己的顏色設置一個數字代碼，但如果真這樣，小海龜就不知道要聽誰的了。也就是說，把顏色方法抽象成數字代碼時，需要按一定的順序，不然就亂套了。其實在顏色塊和數字代碼之間，是有一些約定習慣的。例如，把黑色設為最小的0，把白色設為最大的15，至于每一種顏色到底用什么數字表示，可以把工具欄上設置顏色的對話框打開，每選中一種顏色方塊，下面就顯示“顏色幾”，把你看到的數字代碼記錄到表3中。

抽象是科學研究的重要手段，也是計算思維的本質。在計算科學中，抽象是強有力的工具和方法，但抽象卻是一個學生很難理解的概念。SETPC和SETBG后面跟隨的數字代碼，很多老師上課時都是直接告訴學生。學生因為有前進（FD）、后退（BK）、左轉（LT）和右轉（RT）四個命令后面跟著數字的基礎，所以也不難理解SETPC和SETBG后面也要跟表示顏色的數字。但在片段2中，筆者向學生解釋了為什么SETPC和SETBG后面要跟數字，而且通過這個過程使學生簡單理解了抽象是怎么一回事，把“抽象”這樣一個很概念化的知識通過顏色方塊到數字代碼的轉變，使他們有了切身的感悟。

回顧PC-Logo這一單元，教師如果能很好地利用抽象這一計算思維的方法，則會對教學有很大的幫助。例如，利用小海龜畫圖，最關鍵的就是從當前方向如何轉向下一條需要繪制邊的方向，而學生對小海龜方向的理解，卻是最容易出錯的地方。如果教師借助一定的技術手段，讓學生把小海龜的方向抽象為生活中鐘面的幾點鐘方向（如默認小海龜的方向為12點方向），學生就更容易理解了，如果再經過持久的練習，相信小海龜轉向這一難題就會迎刃而解。

● 從拓展練習到知識新授，培育逆向性思維

片段3：

師：通過前面的學習，我們已經學會了畫彩色的圖形和填充實心的彩色圖形。在畫圖程序中，規則圖形一共有三種不同的模式，還記得嗎？我們一起來看一看（出示課件）。另外，還有一種模式就是畫邊框線和填充顏色不一樣的圖形，在PC-Logo中又應該怎么畫呢？

生：我想應該是在小海龜進入到圖形里面準備使用FILL命令填充顏色之前，改變一下畫筆的顏色就可以了。

師：大家同意他的意見嗎？

生：同意。

師：好，那我們就一起來嘗試。（師生共同嘗試）達到我們想要的效果了嗎？

生：沒有。

師：那就是說，剛才的方法行不通。那么就沒有辦法實現內外顏色不同的效果了嗎？請大家相互討論并動手試一試。

學生討論并嘗試操作，教師請學生回答問題。

生：用FILL命令不行，那我就反過來試了一下，結果發現成功了。我是先用FILL畫出內部填充色的實心圖形，再讓小海龜回到圖形后，也就是起點，把畫筆的顏色重新設置為外面邊框線的顏色，然后再畫一圈邊框線就可以了。

師：非常棒，他從反向的角度進行了思考，最終畫出了這個效果（如下圖）。請大家也來試一試。

學生嘗試操作。

在這一課的教學中，很多教師在學生學習了FILL涂色命令后，會設計一到兩個圖形進行涂色練習，以確保鞏固FILL命令，達到滿意的教學效果。但在片段3中，筆者沒有安排常規的涂色，而是設計了這樣一個大膽的、讓人意想不到的活動，實踐證明，這是一個非常高明且高效的練習活動。首先，這個活動仍然是學生對FILL命令的練習，而且在整個活動中還練習了兩次。其次，在這個活動中，教師把遷移性思維貫穿了課堂的始終，還把畫圖程序的三種模式一一作了對比，不但讓拓展練習升級為知識的新授，還讓PC-Logo中的彩色圖形的種類更加完整豐富。最后，筆者另辟蹊徑，換角度思考，讓學生的逆向思維得到了真實有效的發生，從而培養了學生的創新能力。其實，在PC-Logo中，一個組合圖形的繪制方法有很多，教師如果引導學生從不同的角度去思考，就會有不一樣的收獲，也會有不一樣的精彩。

本文僅以《彩色世界》一課的三個片段與大家共同探討了計算思維中的三種思維方式在PC-Logo教學中是如何應用實施的，相信隨著課程改革的不斷深化，一定會有越來越多的教師跳出技能操作與訓練的圈子，走向培養學生核心素養的課堂教學。