聚焦計算思維，創新學科融合
——《畫正多邊形》教學案例

陳銘鴻 江蘇省無錫市新吳區旺莊實驗小學

● 學科核心素養

信息意識：確定解決問題的需求和數據源，主動獲取、篩選，分析數據，解決問題。

計算思維：能用自然語言、流程圖等方式描述算法。將任務分解成實施步驟，采用循環等分支結構控制實施過程，通過編程驗證修改過程。

數字化學習與創新：體會算法的特征，有意識地將其應用于數字化學習過程中。

信息社會責任：了解算法的優勢對解決問題的重要性。

● 課程標準要求

（1）通過生活中的實例，形成觀察與分析問題的一般方法，發展計算思維，初步具備應用信息科技解決問題的能力。

（2）通過詳實的教學活動培養實踐探究精神，在活動中感受成功與喜悅，激發情感，提高對編程學習的興趣，體會算法的優勢，培養創新思維。

● 教材分析

本節課內容源自江蘇鳳凰科學技術出版社出版的小學信息技術五年級《畫正多邊形》一課，學習任務是認識“畫筆”模塊，并能運用相關控件畫正多邊。第一部分，學習使用“抬筆”“落筆”“畫筆顏色/大小”“重復執行”等控件畫正多邊形。理解“旋轉”角度是個難點，可以從生活中的“旋轉”入手，建議從畫正方形開始，再畫正三角形、正五邊形等各類正多邊形，循序漸進，讓學生在不斷調試的過程中，觀察并歸納出一定的規律。第二部分，在編程過程中鍛煉學生的抽象思維。第三部分，展示更多有趣的組合圖形，拓展應用并培養學生的創新意識。

● 學情分析

在學習本節課之前，學生已經認識可視化編程軟件并了解其基本功能，已擁有一定的編程思維，掌握了基本的搭建腳本的方法，能拖動相應的模塊控件進行簡單的指令操作。由于本課涵蓋的知識點比較多，還涉及數學學科中的“外角”與“旋轉”概念，因此，在教學中要適當安排一些探究環節，讓學生由所學的數學概念引申到編程中來，體會算法的特征。

● 教學目標

①認識“畫筆”模塊中的各種控件。②了解并會使用控件：“重復執行”。③掌握畫正多邊形的一般方法。④學會觀察與分析問題的一般方法，掌握問題解決的一般過程。⑤通過詳實的教學活動培養探究實踐精神，在活動中感受成功與喜悅，激發情感，提高對編程的學習興趣，幫助形成創新意識。

● 教學重難點

重點：認識“畫筆”模塊中各控件的常用功能。

難點：理解畫正多邊形的一般方法及解決問題的一般過程。

● 教學準備

計算機教室、教學課件學件、電子教學廣播系統。

● 教學過程

1.激趣導入

師：大家喜歡畫畫嗎？平時使用什么工具畫畫呢？電腦高手小貓也躍躍欲試，想畫一畫各種正多邊形，我們一起來欣賞一下它的作品吧?。娔X展示各種多邊形圖案）今天，我們就和小貓高手一起學畫正多邊形。（板貼：畫正多邊形）

設計意圖：通過學生喜聞樂見的畫畫入手，引起學生興趣，通過與電腦高手小貓的對比，為之后引申出在可視化編程軟件中用編程的方式畫畫做鋪墊。

2.新授驅動

任務一：畫直線。

師：大家打開可視化編程軟件，看一看，找到小貓使用的模塊了嗎？這就是我們今天要認識的一個新的模塊——畫筆。大家翻開教材第20～21頁，自學內容——畫直線，依次試一試畫筆模塊里的控件，找到畫出一條線段的方法。（學生嘗試畫一條線段）你們可以控制線段的長度嗎？如何改變線段的粗細？如何改變線段的顏色？在“畫筆”模塊中，“將畫筆大小增加”和“將畫筆粗細設定為”控件有什么區別？如何在下一次畫直線前清空畫布？（學生回答）通過歸納，我們可知“移動步數”可以控制線段的長度，“將畫筆粗細設定為”控件可以改變線段粗細，“將畫筆顏色設定為”可以改變線段的顏色。

設計意圖：通過任務驅動法，先讓學生自學教材，培養完成簡單任務以及自主學習的能力，在交流匯報中培養學生的語言文字表達能力，逐步加深學生對“畫筆”模塊及其相關控件的認識。

任務二：畫正方形。

師：請大家仔細觀察，小貓是怎樣走出一個正方形的？我們請一位同學仿照小貓上前來走走。（學生交流：原來小貓每走完100步，都要向右旋轉90度，這個90度就是正方形的外角度數。把這些指令組合到一起，便得到了畫正方形的腳本。教師演示腳本）觀察這段腳本，為什么這段腳本的指令都是重復的？有沒有什么好辦法簡化腳本？

生：重復執行命令可以簡化腳本。（學生嘗試操作，畫出正方形）

師：觀察這段腳本，重復執行的次數是什么？移動的步數又是什么？旋轉角度呢？（板貼：正方形→邊數：4→移動100步→右轉90度→重復執行4次）

小結交流：得到畫正多邊形的通用腳本，重復執行的次數為邊數，移動步數為邊長，旋轉角度是外角度數。

設計意圖：引導學生通過觀察小貓腳本，從生活和數學的實例中初步了解“旋轉”“外角”的意義，探究發現控件的作用，并由此得到畫正多邊形的通用腳本。

任務三：畫正多邊形。

師：驗證一下畫正多邊形的通用腳本，畫出如右圖所示的兩個圖形，看看是否可行。（學生動手操作）

總結：正三角形→邊數：3→移動100步→右轉120度→重復執行3次。正五邊形→邊數：5→移動100步→右轉72度→重復執行5次。

師：請大家觀察表1，發現了什么規律？（學生交流，并總結得出如表2所示的結果）

表1

表2

知道邊數，如何知道旋轉角度？（小結：正N邊形→邊數：N→移動100步→右轉360/N度→重復執行N次；引導學生驗證：任選一個正多邊形畫一畫，如正六邊形、正八邊形）

設計意圖：引導學生使用通用腳本，在自主實踐、觀察對比中，幫助學生分析腳本，得出規律，培養學生分析觀察和綜合概括能力，引導學生找出畫正多邊形的一般方法以及解決問題的一般途徑。

3.拓展延伸

完成教材中探究屋的第2題，嘗試畫出組合圖形。

設計意圖：拓展延伸，讓學生在學會畫正多邊形的基礎上，通過再次探究認識嵌套循環，找出循環體，為后續繪制規律的組合圖形打下基礎。

4.總結評價

師：今天你有什么收獲？給自己課堂的表現打幾顆星？請大家在課后利用本節課所學的知識創作出幾個漂亮的組合圖形，下節課我們來分享交流。

設計意圖：總結全課，多元評價，讓學生有所學，有所思，有所獲。

● 教學反思

2022年4月，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布，標準將“信息技術”改名為“信息科技”，該課程由地方課程變為獨立的國家課程。標準中指出：“信息科技課程要培養的核心素養，主要包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。這四個方面互相支持、互相滲透，共同促進學生數字素養與技能的提升?！庇嬎闼季S是信息科技中問題求解的思維方法，課程實施一定要突出解決問題，而且是真實的問題，是通過計算思維、信息科技手段解決的問題。

1.以學生為主體，點燃計算思維火花

信息科技是一門相對前沿的學科，如果教得太枯燥會讓學生產生逆反心理，考慮到這一點，筆者在課前通過傳統的繪畫方式和電腦編程的對比，充分調動了學生的積極性，在后期創作過程中，教師也只是作為指引者，引導學生觀察、對比、概括、總結，逐步用自己的方法找出一條解決問題的途徑，學生的想象力和創造力得到了極大的培養和鍛煉。學生是學習的主體，通過小組合作、展示交流等形式，能充分調動和發揮學生的主觀能動性，鍛煉他們的思維能力和表達能力，促進學生素養的全面發展。

2.以任務為驅動，搭建計算思維框架

通過任務驅動法，將任務分解為一系列的實施步驟，學生或參考教材自主學習，或小組合作學習，或自主探究學習，能用自然語言、流程圖等方式描述算法，將問題分解為一個個子問題，自主驗證，不斷優化，最終完成任務。筆者在教學本節課時，給學生搭建一個以任務為驅動的計算思維框架，讓學生自主操作，讓他們思考如何實現心中設定的目標，最后通過不斷完善優化自己的程序，體驗算法在解決問題中的作用，領會算法的價值。

3.以融合為紐帶，提升計算思維能力

本節課融合了許多數學知識，如正多邊形的概念、旋轉、內外角、多邊形內角的度數等。以任務為驅動、問題解決為導向，將數學課與信息課相融合，增加了課堂教學的趣味性和互動性，凸顯了對學生數學學習能力的提升以及信息核心素養的培養。

該教學案例是一節非常優秀的小學編程教育教學案例。學會編程不是信息科技教學的目的，學生的素養與能力發展才是我們所需要關注的。編程教育是培養計算思維的最好途徑，編程教育并不是要培養“碼農”，我們也不是要學生將來都成為程序員，而是要提升他們的計算思維水平，讓計算思維伴隨學生的終身學習與工作。因此，該教學案例始終圍繞計算思維發展展開編程教學活動。從開始的學生學習動機激發，到學生學習活動展開時的支架設計，再到最后的總結評價，凸顯學生計算思維發展的教學策略一一展開，也充分體現了教師嫻熟高超的教學技藝。同時，該教學案例的另外一個突出亮點就是學科融合，在與數學學科知識的相互融合中，讓編程有了應用價值，使得學生認識到編程的自動化功能，加深了學生對計算思維的理解。一節課的學習活動設計并不一定要很復雜，只要緊密圍繞兒童認知發展主線，充分發揮學生的主動性，合理設計學習支架，就會取得很好的學習效果。