坐標在小學編程課中的運用

何廣林

編程中為了準確確定角色的位置和實現角色迅速地移動到指定位置，通常會利用到坐標。而小學生對于坐標的概念、知識的應用只停留在用行和列來確定物體的“位置”，并不清楚坐標中值的意義和作用。

在圖形化編程軟件中，坐標如圖1。

在圖中，橫著的稱為“X”軸，豎著的稱為“Y”軸，X軸和Y軸交叉的地方稱為“原點”。原點位置的坐標是（0，0）。在X軸原點右邊的值為正值，左邊值為負值。Y軸原點上方值為正值，下方值為負值。

小學四年級的學生在學習《確定位置》一課后理解和掌握了“用數對可以準確而簡練地表示物體的位置”。為了幫助學生更進一步理解坐標，培養空間觀念，現結合《小貓玩球》游戲教學案例，讓學生在已有的“確定位置”數學知識基礎上，順利地完成游戲的設計和編寫。

一、《小貓玩球》游戲中的角色：背景、小貓、球。編程環境：編程貓。

二、游戲玩法

游戲開始后，小球隨機出現在“6行8列”的黑白方格中，小貓去追逐球，小貓碰到小球后小球消失，小貓每碰到小球一次，成績增加1分。

三、《小貓玩球》游戲設計

（一）小貓角色程序設計和搭建

1.小貓位置的變化——移動

在本游戲中，學生首先要確定的是小貓如何移動，每次移動多少步才能到達下一格的正中央，這就是小貓位置的變換。

先以X軸為例，小貓往右移動，坐標值是在增加，移動的步數是“正數”，往左移動，坐標值在減少，移動的步數是“負數”。

通過學生對小貓沿X軸左右移動步數的認識和理解，再引導學生理解小貓沿Y軸上下移動：小貓往上移動，坐標值在增加，移動的步數是“正數”，往下移動，坐標值在減少，移動的步數是“負數”。可以得出如下思維導圖，如圖2。

2.確定小貓的初始位置

在編程時先要確定游戲開始時小貓（角色中心點）出現在舞臺上最初（初始）的位置的坐標（如圖3）。

3.確定觸發小貓移動的“事件”

然后用“移動（? ?）步”積木試出小貓移動到右邊一格所需要的步數是“120”步。在此基礎上可以利用“事件”模塊中“放開右光標鍵”和“放開左光標鍵”編寫小貓的移動程序。向右移動的步數是正數，反之往左移動的步數是負數（圖4）。

然后結合坐標知識，讓學生明白當小貓位置變換后，其相應的坐標值也變化了。如圖5角色位置坐標（角色中心點）為X：-55 Y：-169（圖5）。

同理，讓學生自己編寫小貓沿“Y”軸上下移動的程序，通過放開“上、下”光標鍵控制（如圖6）。

（二）小球角色程序設計和搭建

1.小球出現在格子中央的規律

通過對小球出現在相鄰格的編程測試，得出每次沿X軸移動120步就到達下一格的正中央。以圖7為例，當小球從0格向右移動一格時，就增加120步，如移動到2格，增加2個120步，以此類推，可以用下面算式表示，小球初始位置為-290。用同樣方法，可以推導出小球沿“Y”軸向上移動的規律。

2.小球隨機出現（一）

在游戲中，小球會出現在不確定的某個黑白格中央。在編程中這種不確定性稱為“隨機”。在編寫球的程序時，首先要確定球是向右移動還是向左移動，也就是沿“X”軸左右移動。現以小球出現在“圖7”左下第一格位置為特例作說明。

觀察上面的算式中， “0-7”代表的是移動的“格數”。其中小球的“初始位置”和移動的“步數”是不變的;變化的是移動的“格數”，小球移動到哪格是不確定的，也就是隨機的，所以在編寫程序的時候，要用到積木“運算”類中的“在（）到（）間隨機選一個整數”。將數值改為“在0到7間隨機選一個整數”。根據上面的算式，還需要用到加法和乘法運算積木。結合上面的編程要點，綜合完成X軸坐標的確定（如圖8）。

圖8中的“-290”，是小球初始位置的X軸坐標。因為是向右移動位置，所以要用加法。如果從右往左移，就用X軸的初始坐標去減移動的步數。

學生理解完成了小球在沿X軸隨機移動的程序編寫后，再完成小球在沿Y軸往上隨機移動的程序編寫就不難了（如圖9）。

3.小球隨機出現（二）

小球的初始位置在任意格子（如圖10）時的程序設計。

（1）把小球起點格位置和坐標原點聯系起來，把起點格確定為“0”格。

（2）小球向右移動一格是“1”，向左移動一格是“-1”;向上移動一格是“1”，向下移動一格是“-1”。（這里移動一格是120步）

（3）在上述兩點知識的基礎上，讓學生明白小球沿X軸移動時，在下面的積木中（結合“圖10”）應該填上“-5到2”（如圖11）。

在此基礎上編寫“沿Y軸移動”的程序（如圖12）。

（三）得分統計程序設計

1.加入變量“成績”

2.給小球添加程序（如圖13）。

在對小球移動進行編程時，首先要讓學生從數學角度、數學思維上明白小球位置移動的原理，能理解位置移動各數值的變化，然后從編程角度思考該運用哪些積木模塊。當學生理解小球沿X軸移動的道理后，再嘗試編寫沿Y軸移動就沒有那么困難，然后再提出小球在不同格子位置時如何編寫程序。

教師在編程教學過程中經常提出符合實際的問題，引入生活中的計算思維實例，讓學生來建設流程。利用思維可視化工具培養學生計算思維能力，學生對問題的分析和解決，形成系統化的設計思想最終達成完整的解決方案，在潛移默化中培養學生的計算思維。