談用可視化編程做數據模擬類課型的嘗試

管海蓉

在小學階段，學生通過可視化編程軟件的學習，來進行算法學習，嘗試通過程序和算法解決問題。本課一方面希望嘗試使用可視化編程建立數學模型進行數據計算和模擬，幫助人們做推理和決策，以探索可視化編程的其他教學方向;另一方面希望在這個過程中，幫助學生習得借助程序設計工具解決生活問題的一般方法。其設計思路有以下特點。

借助可視化編程做模擬類課型的目標

對于中高年級的學生來說，已經具備使用可視化編程軟件解決問題的實際能力，但是他們并不了解計算機語言能解決的問題有很多，也不具備系統(tǒng)分析問題和解決問題的能力。因此，本課在學習使用計算機語言進行數據模擬的基礎上，注重培養(yǎng)學生將現實問題抽象為數學和計算機科學能夠解決的問題的能力，幫助學生理解問題解決的思路，形成解決問題的一般方法。教師基于學生的原有認知和已具備的能力，設計時下熱門話題的相關活動，通過建模研究“人群活動范圍對新冠疫情傳播的影響”，激發(fā)學生對計算機語言學習和應用的興趣。學生在數據模擬的過程中，自主嘗試并且歸納出計算機語言解決問題的一般方法。

數據模擬過程中解決問題能力的提升

在授課過程中，教師設計了四個任務，以解決問題的一般方法貫穿全課，通過一次次引導學生分析問題，最終讓學生能獨立分析問題求解。遇到一個問題要使用可視化編程語言解決，首先要分析問題中涉及的角色，包括角色的各種造型和角色的初始狀態(tài)，注重培養(yǎng)學生使用算法分析問題求解時，設置初始狀態(tài)的良好習慣。其次將要解決的大問題分解成一個個小問題解決。再次是依次分解兩個小問題，逐一突破求解。在每一個小問題的分解和用可視化編程解決的過程中，學生還會遇到很多問題，如隨機函數的范圍設置不精確、控制角色執(zhí)行腳本的啟動指令選擇不合適、條件判斷時選擇的偵測條件不完美、變量的應用缺乏邏輯性等。在課堂上根據學生出現的問題，以提問的形式引導學生分析問題，最終找到最佳的解決方案，培養(yǎng)學生嚴謹、規(guī)整、有序的邏輯思維。

數據模擬過程中計算思維能力的養(yǎng)成

本課在引導學生解決問題的過程中，幫助學生了解解決問題的一般方法，其過程中的思考更是有助于提升計算思維能力。學生從生活中發(fā)現問題，站在計算機自動執(zhí)行的角度，建立“人群活動范圍對新冠疫情傳播的影響”模型，分解處理問題的過程，并用可視化編程語言實現模擬效果。學生在分解問題的過程中，將一個復雜的問題轉化成若干子問題并將其進一步簡化，直至分解成計算機可直接解決的問題，從而掌握解決問題的一般方法，形成問題解決的思路，在實踐中提高了自身的思維和解決問題的能力。在整個項目活動中，學生不斷發(fā)現問題，分析和解決問題，逐漸具備問題求解的思維，能將解決問題的方案用“程序化”表達，形成了解決此類問題的一般策略。