借助《穿越迷宫》创意编程教学发展学生计算思维

〔摘""要〕"计算思维是信息科技学科的核心素养之一。在创意编程中培养学生的计算思维对提升学生的思维水平有重要意义。《穿越迷宫》是小学编程教学中经典的一课，很多优秀教师对这堂课开展教学研究。本文根据笔者的教学研讨和实践经验，从情境导入、新授推进、重点设计和拓展三个部分分析不同视角下的教学设计方案，希望能给广大一线教师以启示，期望在创意编程教学中发展学生计算思维。〔关键词〕"信息科技；创意编程；穿越迷宫；教学设计《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》在指导思想中强调，要聚焦中国学生发展核心素养，培养学生的必备品格和关键能力。具备计算思维的学生，能对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决方案，还能通过反思、优化解决方案将其迁移运用于解决其他问题。在学科教学中培养学生的计算思维具有非常重要的意义。《穿越迷宫》是小学苏科版教材五年级第七课的内容，是学生第一次接触和使用“判断”和“侦测”的课例。“判断”和“侦测”属于编程中高级的逻辑规则运用，使用范围广泛，功能强大，是学生后续进行游戏创编的基础。对《穿越迷宫》的教学设计剖析具有典型性和借鉴意义。一、情境导入策略“穿越迷宫”是一款有趣的益智类小游戏，游戏本身对学生就有着天生的吸引力。大部分教师在设计时都采用了最直接的方式——让学生试玩游戏，先让学生对游戏有个整体的认识，知道怎么玩，进而引导学生分析游戏规则：点击绿旗开始游戏；将鼠标移动到角色“小猫”上，小猫就可以跟随鼠标移动；小猫在碰到障碍后会回到原点等。一些学生在试玩之后可以明确地表达出游戏的规则要点，还有一些学生对玩法有些许模糊，无法条理清晰地说出其中关键逻辑。通过教师的引导和集中梳理，大家对规则的理解更清楚。还有部分教师采用其他方式导入，如使用学生熟悉的动画角色来设计迷宫场景故事：猫捉老鼠、大头儿子和小头爸爸的迷路危机、拯救懒羊羊行动等，用故事目标来激发学生的兴趣。在激发学生的学习兴趣之后，自然就引导学生确立了本节课的学习目标：制作“穿越迷宫”游戏。二、新授课的推进方式新授课从游戏背景“迷宫图”的探讨开始，从不同教师的视角和核心设计理念看，设计出的教学过程截然不同，总结起来主要分为两类：（1）渐进式小步子推进；（2）整体分析和打包推进。根据教师对新授课部分的整体设计，迷宫图这部分可详可略，如果时间充裕，可让学生自行绘制简单的迷宫图，如时间紧张，教师大多是出示多张迷宫图让学生观察挑选，引导学生认识迷宫图所需具备的特点——颜色的单一性。选用后者教师居多，大部分教师想把更多的时间留给学生做脚本搭建。出示完迷宫图，设置好游戏背景之后，就正式进入游戏编写的核心环节。（一）渐进式小步子引导和推进所谓“渐进式小步子”，是指把整个游戏的编写任务拆分成一个个小任务，按照任务的先后顺序及难度排列顺序，让学生按照顺序去完成，最终实现从局部到整体的任务目标。教师在此过程中的任务主要是拆分子任务和设计如何让这些子任务自然地被引出，让学生产生解决每个子任务的需求。在此基础上，适当引导解决问题的方向，帮助学生在主动学习中解决每个小任务。例如，某教师设计的任务线路：让小猫跟随鼠标移动—面向鼠标移动—选择合适的移动步数—设置碰墙规则—设置“判断完成游戏”规则。这是一条相对具体的任务线，教师通过以下几个问题来串联：如何让小猫跟随鼠标移动？如何规定移动方向？如何让小猫稳步移动？如何让小猫不穿墙？如何判断“走出迷宫”？后三个问题在设计上基本一致；对于前两个问题，有些教师在抛出时有所区别，有的教师特别注重学生的探究能力，把第一、第二个问题分开，递进式抛出，有的教师考虑学生的水平，适当降低难度，将第一、第二个问题放到一起抛出。每个任务抛出后，都让学生自己去寻找合适的控件去尝试搭建脚本，需要给学生一定的时间，所以任务分解越细致，所需时间通常越多。用这种渐进式小步子来引导和推进，纠错环节和问题经常会混合在一起，需要教师灵活掌握、巧妙化解，学生的任务完成度高；缺点是给学生自由发挥的空间较小，对思维有所限制。（二）整体分析和打包推进所谓“整体分析和打包”，是指将游戏视为完整的一个项目来分析和制作，是一种项目式教学的方式。教师更注重从全局上把控和引导，具体子任务的执行由学生自行调度。这种方式更强调逻辑性，通常教师会借助“流程图”或“思维导图”来帮助学生梳理任务之间的联系。例如，某教师的教学过程设计：先从玩游戏引出游戏规则，进而填写好游戏设计的流程图，然后对照流程图让学生去寻找能解决每个流程的方法（控件积木），最后让学生按照流程图的顺序去自行搭建游戏脚本。流程图中最难的部分是对于判断的理解，这也是学生第一次接触“如果……那么……”判断，需要让学生充分理解。这种方式可能带来的问题是学生自行编写脚本时逻辑混乱，不知如何下手。原因主要有以下两点：对流程图的使用不熟悉，不能正确借助流程图来梳理好逻辑关系；独立思考能力较弱，对教师的“过多”放手不能适应。在课堂上会发现两极分化现象，有些学生完成得非常快，还能自行发挥和修改设计；有些学生逻辑混乱，毫无章法。面对问题，教师有哪些好的解决办法呢？笔者总结了一些经验：从学生的作品中找出错误典型，分享交流，在放手的过程中给予及时扶正；教师可以预设一些错误的典型，分享交流，通过辨析错误点，加深学生对正确逻辑的理解，同时对个别学困生单独指导。具体操作上，根据实际情况（学生的状况和时间）可结合使用。通过纠正“典型”的错误，来引导大部分学生按正确的逻辑去编写脚本，及时纠正问题。三、重点设计和拓展在本案例中，有几个值得拓展的部分，老师们可以根据课堂情况，选择性地开展。（一）关于“碰墙”规则的设计“墙”是现实中具体的形象在图中的虚拟表达，是用“线条”来表示的。游戏中，角色移动过程中如果碰到“墙”，需要有一个“惩罚”的反应。教师的设计有下面几种：碰到“墙”就返回“初始位置”、碰到“墙”就后退两步、碰到“墙”就结束游戏。这三种设计都相对好理解且脚本简单，学生容易掌握，容易获得成就感。一般在新授课时会选择其中一种，在拓展环节再尝试其他的方式，或者教师可以采用思维风暴的方式，做的时候让学生自己选择。笔者在教学过程中又有了新思路，可以让学生设计一下“碰墙”的动作，通过设计角色“碰墙”的造型变换，比如“头冒金星”，来增加游戏的动感和趣味性，如果再加上“声音”效果，就更具现实感。（二）关于“结束游戏”规则的设计对于“迷宫游戏”来说，大部分教师的设定为“走出”迷宫即“结束游戏”，代表成功。从“惩罚”角度来说，游戏失败时也可“结束游戏”，如碰到“墙”可以结束游戏，或者碰到其他障碍，可以结束游戏。从“成功”的角度，教师们有以下两类设定：增加“红色箭头”，角色碰到“红色”就说“我成功了”；增加“老鼠”角色，“猫”碰到“老鼠”就说“我抓住你了！”第一类设定比较直接，游戏的情境设定就是走出迷宫就算成功，第二类设定比较含蓄，把简单地走迷宫变成了一种带有角色互动的活动，更有趣味性。通常第二类设定更能激发学生的学习兴趣，也是教师们的首选，教师们会有各种创新性的情境设计。（三）关于“障碍”规则的设计“障碍”是指一切对角色活动有阻碍作用的事物。游戏中的“墙”是最直接的不可避免的“障碍”，但是比较好控制，对穿越迷宫的成功率影响不大。如果要增加游戏的难度，也可以引导学生去添加一些其他障碍，如“运动着的障碍”，会让游戏有更多变数，可以增加趣味性。在听课过程中，就有学生设计出了“移动的石头”，石头会在舞台上随机移动，如果被石头碰到，就会返回“初始位置”，大家都觉得这个设计非常有意思。“移动的石头”角色脚本也是容易实现的，使用坐标控件配合“随机数”就可以实现。关于角色的移动过程也可以有两种设定：可见或不可见。也可以增加一些“运动着的固定障碍”，让游戏玩家对障碍有所防备，但需要精准判断好行进路线才能顺利通过。（四）关于“迷宫图”的设计“迷宫图”是本游戏中不可或缺的素材，大部分教师都采用了前面叙述的方式，提供多张迷宫图让学生观察，得出迷宫图的特点，让学生选择其中的一张图制作游戏。笔者在课堂教学中，多次发现学生有自己的想法，从一开始就自己绘制了迷宫图，最后呈现的效果也是令人惊喜的；也有学生想到了设计闯关模式，使用多张复杂程度不同的迷宫图。笔者建议，在游戏拓展环节，让学生选择