基于计算思维的程序设计教学课例
以《过程调用》一课为例
一、教学背景
信息化的进程中，计算思维至关重要，对于人才的培养，也应顺应时代的发展潮流，把计算思维作为人才培养重要的培养目标。计算思维的本质是形式化问题及其解决方案的思维过程，培养学生的计算思维，不仅使学生可以运用计算机解决问题，还可以套用计算机学科的思想方法，解决其他问题，培养学生的概括能力、推演能力、逻辑思维能力等，有利于提高学生的综合素质水平，使学生掌握高效解决问题的思维方式，具备解决问题的创新能力。在2021年3月22日，景宁县开展中小学信息技术基于计算思维的程序设计教学研讨活动中，林老师要求我们青年教师上一堂程序设计公开课，要重点落实对学生计算思维核心素养的培养。
笔者以《过程调用》一课为例，结合教学实践，谈谈基于计算思维的“程序设计”教学方法及思考，仅供大家参考。
二、教材解读
“过程”是程序设计中的一个重要概念。“过程”在简化程序流程，使程序变得更容易理解、更具可读性方面都起着比较大的作用。随着对Scratch程序理解的不断深入，学生能利用Scratch解决的问题越来越多，编写的程序越来越复杂，此时就会产生如何精简程序并使程序变得更容易理解的需求。“过程”的学习，有助于解决这个问题。
在Scratch中，“过程”是通过“自制积木”的方式来实现的。教材中提出了“过程”这个概念，主要是让学生能站在更高的维度来了解程序设计的基本概念，让学生能了解程序设计中涉及的比较专业、规范的相关知识。
三、学情分析
在五年级上册中，学生学习了Scratch趣味编程，了解了顺序、循环、分支三种程序结构，能用简单的方法描述算法, 有图形化编程的良好基础,没有接触过图形化编程中的“过程’。为了让学生能够根据生活、学习需求编写出较为复杂的计算机程序,初步形成用计算思维以及计算机程序解决实际问题的能力，本课编排了进一步学习算法与程序设计的内容。
在进行具体的程序设计之前，本课编排了对算法的分析与描述内容，介绍过程的基本概念，学会利用Scratch创建过程(自制积木)并调用过程，希望学生可以突破Scratch的限制，掌握编写Scratch程序实现简单优化算法的方法，体验程序设计的趣味性，从而达到发展学生的计算思维能力。
四、教学目标
1.了解“过程”含义。
2.掌握创建“过程”的方法,学会调用“过程”设计程序脚本，画出符合要求的图形。
五、教学重难点
重点: 掌握创建“过程”的方法；学会调用“过程”设计程序脚本，画出符合要求的图形。
难点: 学会调用“过程”设计程序脚本，画出符合要求的图形。
六、课堂实录
环节一. 复习旧知，提出问题 备注
师说：我们在上节课学习了Scratch画图的原理，Scratch画图的最基本能力就是画线段，还知道了画线段的一般步骤。在后面部分还运用循环和循环嵌套画出了一些很漂亮的图形。今天我们继续设计算法，编写新的程序。 师示：展示一朵花 师问：如果让你画这朵花，这个问题可如何分解 解决需哪些步骤 衔接旧知，引出新的问题，调动学生情绪 从而激发学生学习兴趣并明确问题的目标
环节二. 设计算法，编写程序
小组讨论：以6人为一小组，讨论并标记出用程序绘制图案的主要步骤。 小组汇报： 生1答：分解成一只花 生2答：分解成一个正方形 生3答：分解成一片花瓣 教师小结：板书算法 教师鼓励：同学们能够根据已有的知识，把复杂的问题进行分解成我们学过的知识，同学们做的很棒！ 师问：虽然我们已经知道了这朵花的组成部分，但是饶老还是有疑问，我们以这只花为例，程序该怎么写呢？它的落笔在哪里？第一步画什么？第二步又该画什么？ 生4演：请同学来圈一圈，指一指 教师小结：板书算法 教师强调：先绘制一只花 学生动手：用Scratch绘制一只花 作品展示：请同学自告奋勇地展示 教师小结：板书算法指令 师问：经过刚才同学们的介绍，我们已经把流程一一对应到了我们的指令上了。现在你能看懂这些指令码？ 师问：饶老师发现在绘制这段花的指令中，有一连串相同的指令用到了两次，是哪个啊？ 生5答：绘制正方形的指令 教师小结：其实在计算机程序设计中，我们经常把一些相对固定，多次使用的脚本定义成“过程” 教师板书：“过程”是由“过程名”和相对固定，多次使用的脚本组合而成的。 师问：那主程序里的程序该怎么修改呢？ 生6答：缺失的部分用“过程名”来替换 师示：那主程序会怎么运行呢？ 师问：那Scratch软件中是如何创建过程并调用它的呢？请同学们创建一个“正方形”的过程 学生探索：同学们探索创建一个“正方形”的过程 生7演：同学们创建一个“正方形”的过程 小组讨论，描述这朵花的算法，由大到小逐层分解问题,形成算法方案，为编写程序做铺垫。 通过学生自主画图，算法设计，明确步骤，理清思路 分析程序,实践操作, 认识“过程” 反馈交流中突破重点，初步化解难点，借力支架，实现算法 亲历学习过程，体验实际操作，培养自主学习能力
环节三. 巧用过程，展现思维
师问：同学们已经知道如何创建过程并调用它了，那么这朵花该怎么绘制呢？请同学们去们去试一试。 学生动手：绘制一整朵花 生1演：介绍自己如何调用过程来绘制这朵花 生2演：介绍自己的脚本 师问：定义过程有什么好处啊？ 生3答：程序更简洁，找问题更方便 教师板书：优化程序 需反复应用，进一步体验“过程”调用对程序的作用 作品展示，分享交流，进一步理解使用“过程”的优点，思维进一步提升
环节四. 问题迁移，修改变化
出示新图（三幅作品） 师问：下面这三幅作品是饶老师修改了某一个过程以后实现的一个变化，请你们讨论一下，饶老师修改的是哪一个过程？ 小组讨论：以6人为一小组，讨论修改的是哪个过程。 师生合作：一一分析这三幅图修改的是哪部分。 总结迁移，拓展应用各取所需，各有所得，让每一位学生都获得成功。
环节五. 巧用过程，创作作品
出示新图（三幅作品） 想一想:创建几个过程” 过程”的名称 执行哪些指令 完成什么功能 说一说:我的作品有什么亮点 编写程序时遇到了什么难题 作品展示：请同学自告奋勇地来展示自己的作品并说说自己作品的亮点和遇到了什么困难。 进一步巩固，增强成就感与探究精神；同时为他人提供解决问题的思路
总结延伸
师问：同学们，在程序设计中“过程”调用优化程序，其实在生活中我们同样可以使用“过程”思想来便捷我们的生活，由于时间关系，我就不再展开讲“过程”思想它是如何来便捷我们的生活，同学们课后在生活中可以去思考。
七、板书展示
八、课例解读
分析需求——由大到小逐层分解
程序是否开发顺利，分析这个环节不能忽视，一定要把需求分析准确，分析全面，在分析中提炼提炼算法。需要绘制的这朵花图形，如图1所示。学生可能对该图形非常陌生，也可能知道这是一个特殊图形，但在编程时大多数学生仍然无从下手，在编程实现之前，教师要引导学生生对图形进行观察，发现图形生成的规律，帮助学生一层层地进行推理和分析。
教师引导学生分析，得出以下这种图形分解的思路。
如图1,从大向小分解，这朵花是个极其复杂图形，笔者都没有直接教给学生画法，而是引导学生对图形进行分析。用一个个问题引领学生积极思考，首先对简单图形进行分解，抽象出这朵花是由5枝一模一样的花旋转5次得来的，在此基本上，再对这枝花复杂图形进分解，抽象出这枝花复杂图形由“线段+正方形+线段+正方形旋转5次”组成的思路，从而将该图形分解成教学中已学过的知识。
图1
编程实现——由小到大逐层构造
针对以上两种分解方法，教师讲解编程实现的思路。教师根据这种思路讲解如何由小到大层层编程绘图。
第一，也就是线段+正方形的操作，学生能够很快编写出绘制正方形。另外绘制另外一条更长的线段的过程中，边长是要变化的。考虑到这个绘制正方形的指令是经常使用的，所以定义成“正方形”过程。
第二，绘制花瓣的操作，绘制过程是每72°绘制一个正方形，直至绘完一周。这样一枝花就绘制出来了，为了程序的优化，还可以将这枝花定义为“一枝花”的过程。方便我们接下去绘制整朵花的调用。
第三，绘制整朵花的操作，将这枝花过程放入到主程序中，绘制过程是每72°绘制一枝花，直至绘完一周，就能绘制出精美的花朵了，代码如下图2所示。
图2
定义过程——减少程序的漏洞
上面的教学环节已经将每个分步都定义为一个过程,每个过程只完成单一的任务,如“正方形”只负责绘制正方形。
定义过程不仅有利于学生理清编程思路，也方便调试程序。在调试程序的过程中，可以先将总目标分解成一个个由小向大的过程，再进行逐一调试。在教学中，可以先调试能否画出一个正方形,调试成功后，再调试能否画出一片花瓣，一枝花等。以此类推,直至成功。
应用拓展——从范例学习到个性创意。
修改过程变量，变化效果。
几何图形的变换千姿百态，但绘制的核心思想不变。在绘制图形时只需要修改某一个变量(边长、边数、旋转角度)或者修改过程中执行的命令，就可以带来各种不同的效果。当然,修改之前需要先有总体的架构，明确目标图形。例如，在学生学会绘制正方形和由正方形变换得到的“花瓣”图形后，可要求其自行设计绘制五边形,并将绘制五边形的过程作为底层过程,绘制更加复杂的图形。
计算思维是一种解决问题的思维，而解决问题的前提是正确地分析问题。理解和分析任务是解决任何编程问题的第一步。理解之后，可以规划一个大致的解决方案，然后,将其划分为多个任务逐一进行突破。每一个任务又可以再分解成多个更小的任务来解决,这样的顺序称为由大到小逐层分解。在用Scratch作图时，教师经常会用到这种分析方法，该方法也可以运用到其他编程问题的解决中。
结束语：如何落实对学生计算思维核心素养的培养，在教学的时候有一定的难度。本课在教学中尝试结合了具体的程序例子,尽可能深入浅出地讲授程序的基本要素,让学生易于理解和接受。当然，“过程调用”对学生来说只是一个入门，很多的知识点需要在以后的学习中不断地强化、巩固和提高,才能真正达到程序设计的要求。总而言之，在程序设计教学中要培养学生的计算思维能力，关键在课堂教师有意识的引导。(共21张PPT)
第12课 过程调用
小学信息技术（浙江摄影版）五年级下册
复习旧知，提出问题
问题迁移，修改变化
设计算法，编写程序
巧用过程，展现思维
课程目录
巧用过程，创作作品
复习旧知，提出问题
1
巧用循环和循环嵌套画图形
设计算法，编写程序
2
任务一：描述算法
以6人为一小组，讨论并标记出用程序绘制图案的主要步骤。
问题可如何分解
解决需哪些步骤
任务二：绘制一枝花
它的落笔在哪里？
第一步画什么？
第二步又该画什么？
任务三：创建过程
它的落笔在哪里？
第一步画什么？
第二步又该画什么？
巧用过程，展现思维
3
任务四：绘制整朵花
问题迁移，修改变化
4
【小组讨论】
图案的哪个部分发生变化
实现这个变化的程序的位置在哪里
你们有什么感受
修改变化
修改程序，变化效果
说一说:变化是什么
决定这个变化的是程序的哪个部分
修改程序，变化效果
说一说:变化是什么
决定这个变化的是程序的哪个部分
修改程序，变化效果
说一说:变化是什么
决定这个变化的是程序的哪个部分
5
巧用过程，创作作品
想一想:创建几个“过程” “过程”的名称 执行哪些指令 完成什么功能
说一说:我的作品有什么亮点 编写程序时遇到了什么难点
巧用过程，创作作品
总结延伸
总结延伸
“过程”调用优化程序
“过程”思想便捷生活修改变化
小组讨论】
当被点击
图案的哪个部分发生变化
定义一枝花
移到x
定义正方形
实现这个变化的程序的位置在哪里
面向(90)方向
移动(20)步
复执行④4次!你们有什么感受
正方形
全部擦除
动(20)步
移动
步
将笔的颜色设为
右转C(90)度
重复执行(5)次
落笔
正方形
重复执行(5)次
右转C(72)度
枝花
移到x(0)y(0
右转Q
度
分
米
描述算法1以6人为一小组,讨论并标记出用程序绘制国案
的主要步骤。
问题可如何分解
解决需哪些步骤
到等盒
Marsten
