基于可视化编程的跨学科融合教学实践

朱景

可视化编程是以搭积木的方式快速实现程序编写，支持小学生进行互动故事、游戏编程及动画编程等开发活动，它的加入为信息技术课程教学注入了新的活力，为学生的发展提供了广阔的空间，它让学生能够在图形化的环境下轻松掌握程序设计的精髓，对培养学生的表达能力、思维能力、创造能力以及解决问题能力有着非常重要的作用。但如果只讲授可视化编程的知识，内容会比较单一且不契合生活实际，学生积极性不高，可如果把它与各学科融合在一起，则能有更广阔的天地。基于可视化编程的跨学科融合教学是从初期案例模仿学习开始，学习基本的编程方法，掌握一定的编程思路，到后来融合各学科和生活的实例举一反三、触类旁通，设计各种程序，逐步提高编程技能和思维水平。融合是相互支撑的，与此同时提高的还有各学科本身的技能、体验、情感和价值观。

● 与语文融合，品味传统经典

可视化的图形编程工具非常适合小学生进行交互式多媒体作品创作，通过可视化编程创作交互式多媒体作品，不仅可以提高学生对语文传统文化的理解和可视化编程能力，还可以引导学生将自己的想法分享给其他人。

讲成语故事是品味中国传统文化的一种常见方式，但是在以往的语文课上，要么是要求学生把成语故事书读一读，要么教师百度一段故事和图片进行呈现，这样常让学生觉得索然无味。笔者认为，可视化编程教学与语文融合可以弥补传统语文课堂教学的不足，可以帮助学生开展自主探索，养成学生善于钻研、勇于创新的品质。

例如，笔者以“成语故事我来讲给你听”为创设主题，提出了下面的任务要求：通过了解到的成语知识、学到的可视化编程技能，选择你印象最深刻的一个成语，经过合理组织安排，编写一个小动画，并用可视化编程来讲述这个故事。在动画的编写绘制过程中，如果遇到困难，可以向语文、美术和信息技术老师求助，在完成故事的同时一定要讲出新意，最终我们一起评出最有创意的作品。学生在接受到这个任务后就主动研究起成语故事的内涵，挖掘故事背后的故事，丰富故事情节，研究绘制的背景和角色，设计角色动作，思考如何用可视化编程去搭建脚本。学生在制作的过程中，不仅提高了可视化编程的技能，而且也加深了对成语的理解以及对绘画水平的提升，在图文声并茂讲故事时，更是提升了表达能力，获得了一次最好的体验。

● 与数学融合，锻炼思维能力

信息技术编程和数学两门学科的联系从本质上来说是非常紧密的，可以说，数学是理论，编程是使用理论的工具。学生在学习编程知识的同时，也能反过来对数学知识进行更直观的理解、更深刻的认识。

“鸡兔同笼”问题是指已知鸡和兔的总头数和总足数，求鸡和兔各多少只的一类应用题，是小学生最害怕的数学问题之一。例如，笼子里有若干只鸡和兔，从上面数有10个头，从下面数有32只脚，鸡和兔各有多少只？解题的方法有列表法、画图法、砍足法、假设法等，有的数学教师讲了一节课，写了一黑板，但学生却仍是一头雾水。其实通过编写程序就能够让学生彻底弄明白解题方法的来龙去脉，也可以用编写的程序方便今后的计算，更能培养思维能力，体验数学与可视化编程融合带来的乐趣。

首先，要选择适合的搭建脚本的方法，笔者帮学生重新梳理了假设法：假设笼子里都是鸡，那么脚的总只数就会比实际少，而少算的脚的只数就是少算的兔子的脚只数，每只兔子少算（4-2）只脚，少算的脚只数里有几个2，就有几只兔子。公式：兔的只数=（总足数-总头数×2）÷（4-2）;鸡的只数=总头数-兔的只数。其次，要把这个公式转换为编程的腳本，在搭建脚本的过程中要对这个过程再进行上下联系和调试，并最终通过计算得出结果，后续引申到“车船问题”“买票问题”就水到渠成了。

● 与科学融合，探索大千世界

可视化编程和科学实验操作都是为了培养学生的动手实践能力，培养其创新思维。学生在学习过程中围绕具有挑战性的问题，全身心投入和体验，能够有效提高积极的学习态度、综合的知识技能和丰富的情感体验。

例如，天平用于称量物体质量，狭义上也叫托盘天平，是科学实验操作中常用的仪器。平衡螺母、物体、砝码以及游码在标尺上分度值和位置之间是一种彼此联系而又非常复杂的逻辑关系，学生一时很难理解，笔者引导学生用可视化编程来编写天平平衡程序，使学生在编写脚本中逐步理解这种关系。编写时的焦点是如何让左托盘的质量等于右托盘的质量，这时就可以结合“变量”的概念和应用，设置两个变量，左托盘变量=左托盘物体质量+左平衡螺母位置，右托盘变量=右托盘砝码质量+右平衡螺母位置+0.2×游码在标尺的位置，最后比较两个变量大小，从而达到天平左右平衡，同时学生也就能更好地理解平衡螺母、物体、砝码以及游码之间的联系。

● 与创客融合，解决生活实际问题

可视化编程与Arduino主板可以很好地结合，制作出各种各样符合生活实际应用需求的创客作品。笔者所在学校的创客社团，以解决生活实际问题为出发点，设计了智能交通信号灯、灭火机器人、巡线打高尔夫球机器人等多个创客作品，进而培养学生思维、实践操作和创新能力。

例如，在智能交通信号灯程序的设计中，教师先带领学生实地观察，引导学生发现十字路口信号灯的运行规律。然后把运行规律的自然语言转换为编程语言，用可视化编程来搭建脚本，通过Arduino主板和LED灯来实现交通信号灯的变化，最后成功解决十字路口信号灯自动显示的实际问题。另外，教师在此基础上还可以拓展延伸，如南北方向车辆尤其多的问题、晚上9点后四个方向都不断闪黄灯问题、丁字路口交通信号灯变化问题等，这些问题都是学生能够亲身经历和感受的，因而能够很好地激发学生的积极性，充分发挥其想象力并敢于实践。

● 结语

基于可视化编程的跨学科融合教学要寻找到各学科之间的连接点，将离散的课程知识用跨学科的问题串联起来，强调教学过程中的深层次应用，营造学生自主探索、协同合作的数字化环境，进而改变课堂教学的架构和模式，促进信息技术课堂教学变革，达到利用跨学科融合优化课堂教学、改变学习方式、提升学生素养的目标。