劉波 崔浩 萬平 王森華 李培培

摘要：為了提升學(xué)員的計(jì)算思維和編程實(shí)踐技能，本文以推優(yōu)投票問題為情境載體，采用情境式微課形式講解程序設(shè)計(jì)課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，通過微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)員融入計(jì)算思維活動(dòng)中；微課制作過程按照六個(gè)步驟具體展開實(shí)施，通過創(chuàng)設(shè)七個(gè)不同情境將問題分析、算法設(shè)計(jì)、程序編制、運(yùn)行調(diào)試四個(gè)計(jì)算活動(dòng)融入情境場(chǎng)景轉(zhuǎn)換中，使枯燥的知識(shí)形象化，在潛移默化中逐步提升了學(xué)員的信息素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；情境式；微課

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2018）07-0100-04

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，對(duì)軍校學(xué)員信息素養(yǎng)的提升有很大幫助。[1]然而，計(jì)算思維的形成要經(jīng)歷計(jì)算活動(dòng)知識(shí)學(xué)習(xí)、技能習(xí)得和經(jīng)驗(yàn)遷移過程，需要將理論與實(shí)踐進(jìn)行有效融合，傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式較難做到。微課是一種新興的教學(xué)手段，具備短小精悍的特點(diǎn)，為學(xué)生提供了個(gè)性化學(xué)習(xí)和實(shí)踐的新途徑。筆者擬在程序設(shè)計(jì)課程中采用情境式微課形式講解課程的部分知識(shí)點(diǎn)，通過微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)學(xué)員逐步融入計(jì)算思維活動(dòng)中，在知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用過程中形成綜合的信息素養(yǎng)。

微課的“選型”及內(nèi)容設(shè)定

結(jié)合內(nèi)容和表現(xiàn)形式兩個(gè)區(qū)分維度，可將微課分為知識(shí)類微課和情境類微課。[2]目前，大多數(shù)教師制作的微課屬于知識(shí)型微課，它會(huì)選取某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性講解。顯然，知識(shí)型微課提供的內(nèi)容是有價(jià)值的，但是如果不和具體場(chǎng)景及問題結(jié)合，使用起來較為困難，主要表現(xiàn)在學(xué)習(xí)興趣難調(diào)動(dòng)、學(xué)習(xí)內(nèi)容難深入、學(xué)習(xí)難應(yīng)用等方面。而情境式微課通過創(chuàng)設(shè)情境，能夠快速與當(dāng)下的應(yīng)用需求進(jìn)行對(duì)接，通過聚焦特定情境和問題，借助教師的經(jīng)驗(yàn)萃取知識(shí)容易實(shí)現(xiàn)技能習(xí)得和經(jīng)驗(yàn)遷移，并且情境來自實(shí)際工作，與學(xué)習(xí)者遇到的問題和挑戰(zhàn)一致，學(xué)習(xí)內(nèi)容容易應(yīng)用到實(shí)際工作中，便于提升解決具體問題的能力。因此，情境式微課成為筆者設(shè)計(jì)微課的首選。

考慮到知識(shí)內(nèi)容的實(shí)用性，程序設(shè)計(jì)課程由于可由抽象模型來解決現(xiàn)實(shí)問題，具有理論與實(shí)踐相結(jié)合的特性，比較適合制作成微課。[3]在內(nèi)容設(shè)定方面，基礎(chǔ)知識(shí)側(cè)重于語法，單獨(dú)制作沒有應(yīng)用針對(duì)性。因此，筆者選擇較綜合的程序結(jié)構(gòu)來創(chuàng)設(shè)情境，將基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)鑲嵌在不同情境中，使枯燥的知識(shí)形象化，通過情境的轉(zhuǎn)場(chǎng)將計(jì)算思維活動(dòng)融入問題的抽象、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及推廣過程，在潛移默化中逐步提升學(xué)員的計(jì)算思維和編程實(shí)踐技能。[4]

情境式微課設(shè)計(jì)與開發(fā)

開發(fā)情境式微課可按如下頁圖1所示的流程實(shí)施。

步驟一：微課教學(xué)內(nèi)容分析。[5]判斷教學(xué)內(nèi)容是否適合運(yùn)用情境式教學(xué)是微課制作的首要任務(wù)。在教學(xué)內(nèi)容的選取上，筆者擬挖掘具有客觀需求情境的教學(xué)內(nèi)容。在本文的微課設(shè)計(jì)中，筆者通過實(shí)踐調(diào)研，發(fā)現(xiàn)真實(shí)生活中的投票問題與課程內(nèi)容“循環(huán)結(jié)構(gòu)”結(jié)合緊密，所以將投票情境制作成微課能夠緊扣教學(xué)內(nèi)容，便于知識(shí)點(diǎn)的剖析和重點(diǎn)、難點(diǎn)的展開。

步驟二：微課學(xué)習(xí)特征分析。[6]要想達(dá)到較好的教學(xué)效果，需要認(rèn)真思考學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格?？紤]到課程的授課對(duì)象為軍校本科學(xué)員，他們具有較高的自學(xué)能力，對(duì)新生事物好奇心較強(qiáng)，學(xué)習(xí)態(tài)度較為積極，因此，微課情境可設(shè)定為學(xué)員認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、演習(xí)或者未來工作情境，情節(jié)設(shè)定達(dá)到或者接近學(xué)員的認(rèn)知水平，更能迎合他們的喜好產(chǎn)生共鳴。

步驟三：微課教學(xué)過程設(shè)計(jì)。教學(xué)過程設(shè)計(jì)主要指將教學(xué)內(nèi)容與情境相融合的設(shè)計(jì)過程。在本文微課的設(shè)計(jì)中，筆者創(chuàng)設(shè)了“紅四連”推優(yōu)投票的情境，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法的概念融入投票分析情節(jié)，通過啟發(fā)思考，引入循環(huán)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)特征（即有始、有終、有變化）來抽象描述投票過程，引入多分支選擇實(shí)現(xiàn)多候選人的計(jì)票，通過轉(zhuǎn)場(chǎng)將各知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，讓情節(jié)始終圍繞教學(xué)目標(biāo)而展開，真正做到“寓教于境”。

步驟四：微課情境腳本設(shè)計(jì)。情境腳本是微課情境轉(zhuǎn)換的大體框架。在本文微課設(shè)計(jì)中，筆者采用對(duì)話及圖文結(jié)合的方式將鏡頭順序、動(dòng)作、情節(jié)變化等一系列場(chǎng)景過程可視化，具體實(shí)例如下。

場(chǎng)景動(dòng)畫設(shè)計(jì)中的出場(chǎng)人物：學(xué)員A、教員B。

故事情節(jié)描述：軍校學(xué)員A從部隊(duì)實(shí)習(xí)回校，找到程序設(shè)計(jì)教員B請(qǐng)教問題，教員根據(jù)問題引導(dǎo)思考分析，解決問題，編程實(shí)現(xiàn)。

場(chǎng)景描述：教員B辦公室外，學(xué)員A報(bào)告后進(jìn)入辦公室。

對(duì)話設(shè)計(jì)：

A：（門外立正）報(bào)告！

B：請(qǐng)進(jìn)，是小明同學(xué)啊，從部隊(duì)實(shí)習(xí)回來了？怎么樣？收獲大嗎？……

轉(zhuǎn)場(chǎng)設(shè)計(jì)：B拿張白紙，白紙放大到全屏，切換到PPT知識(shí)點(diǎn)描述。（后續(xù)轉(zhuǎn)場(chǎng)包括動(dòng)畫投票場(chǎng)景再現(xiàn)、問題分析場(chǎng)景、算法描述場(chǎng)景、程序?qū)崿F(xiàn)場(chǎng)景、現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景等）

步驟五：微課素材收集。教師依照情境腳本的設(shè)計(jì)，搜索微課制作中需要用到的各類素材。在本文的設(shè)計(jì)中，筆者將“循環(huán)結(jié)構(gòu)”相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)PPT及教學(xué)視頻、教學(xué)圖片收集起來進(jìn)行分類整理。此外，本文的人物設(shè)計(jì)需要符合軍校學(xué)員的身份特點(diǎn)，因此，針對(duì)角色筆者也選定了幾組造型和服飾供學(xué)生參考選用（如圖2）。

步驟六：微課編輯合成。本文設(shè)計(jì)中通過合成軟件AE建模制作動(dòng)畫場(chǎng)景和人物，通過Camtasia Studio錄屏設(shè)計(jì)程序運(yùn)行及結(jié)果顯示過程，通過PS圖文合成展示實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，通過配音錄制對(duì)話旁白，然后整體編輯加工合成（添加背景音樂和字幕），最后導(dǎo)出成視頻。

“循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)”情境式微課開發(fā)實(shí)踐

通過對(duì)投票問題與循環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)合的可行性分析，筆者將循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)中基本的計(jì)算思維活動(dòng)，包括問題分析、算法設(shè)計(jì)、程序編制、運(yùn)行調(diào)試等四個(gè)主要活動(dòng)貫穿于情境場(chǎng)景轉(zhuǎn)換過程中，設(shè)計(jì)了七個(gè)情境及相關(guān)分鏡頭來實(shí)現(xiàn)對(duì)“循環(huán)結(jié)構(gòu)”關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的講述和應(yīng)用。

情境一：學(xué)員歸隊(duì)請(qǐng)教問題場(chǎng)景。

場(chǎng)景描述：教員B和學(xué)員A辦公室對(duì)話探討問題；

對(duì)話描述：軍校學(xué)員A從部隊(duì)實(shí)習(xí)回校，向程序設(shè)計(jì)課程教員B請(qǐng)教“紅四連”推優(yōu)投票問題。

情境二：“紅四連”推優(yōu)投票場(chǎng)景。

場(chǎng)景描述：“紅四連”不記名推優(yōu)投票，3名戰(zhàn)士參選（不記名投票）；

旁白描述：全連120名戰(zhàn)士上臺(tái)投票，專人唱票，（分鏡頭）畫面展示重復(fù)工作與程序設(shè)計(jì)中循環(huán)結(jié)構(gòu)關(guān)系。

情境三：教員B分析投票過程場(chǎng)景。

場(chǎng)景描述：教員B分析不記名投票過程，聯(lián)系程序設(shè)計(jì)課程循環(huán)結(jié)構(gòu)；

對(duì)話描述：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法概念，不記名投票數(shù)據(jù)表示，（分鏡頭）電腦投票，（分鏡頭）傳統(tǒng)唱票，（分鏡頭）電腦計(jì)票，（分鏡頭）投票結(jié)束，（分鏡頭）聯(lián)系循環(huán)結(jié)構(gòu)。

情境四：“循環(huán)問題”算法流程展示場(chǎng)景。

場(chǎng)景描述：教員B分析循環(huán)問題算法流程以及循環(huán)體和循環(huán)變量；

旁白描述：（分鏡頭）循環(huán)體的概念，（分鏡頭）循環(huán)控制變量三要素——有始、有終、有變化，（分鏡頭）循環(huán)結(jié)構(gòu)，（分鏡頭）啟發(fā)學(xué)員設(shè)計(jì)循環(huán)結(jié)構(gòu)。

情境五：學(xué)員A和教員B共同完成投票計(jì)票循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)場(chǎng)景。

場(chǎng)景描述：學(xué)員A分析投票問題的循環(huán)體和循環(huán)控制變量，教員B將多分支計(jì)票引入循環(huán)體設(shè)計(jì)；

旁白描述：（分鏡頭）學(xué)員A找到循環(huán)體——反復(fù)給候選人計(jì)票的過程，（分鏡頭）學(xué)員A找到循環(huán)控制變量——保存當(dāng)前輸入代號(hào)的vote變量，（分鏡頭）學(xué)員A找到三要素——輸入代號(hào)、設(shè)定投票結(jié)束的標(biāo)記、再次輸入代號(hào)，（分鏡頭）教員B引入多分支計(jì)票設(shè)計(jì)，（分鏡頭）教員B闡述完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖。

情境六：程序?qū)崿F(xiàn)展示場(chǎng)景。

場(chǎng)景描述：學(xué)員A編程實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)并用控制臺(tái)界面輸出投票結(jié)果，教員B用圖形界面輸出投票結(jié)果；

旁白描述：（分鏡頭）學(xué)員A鍵盤錄入C語言代碼，調(diào)試運(yùn)行，（分鏡頭）學(xué)員A輸入候選人代號(hào)，輸出結(jié)果，（分鏡頭）教員B用圖形界面程序顯示投票過程，（分鏡頭）投票結(jié)束，圖形界面放大顯示計(jì)票結(jié)果。

情境七：教員B和學(xué)員A聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

場(chǎng)景描述：學(xué)員A講述網(wǎng)頁投票系統(tǒng)，學(xué)員A手機(jī)投票App；

對(duì)話描述：學(xué)員A講述實(shí)際應(yīng)用存在的問題，（分鏡頭）教員B展示網(wǎng)頁投票系統(tǒng)，（分鏡頭）學(xué)員A手機(jī)App投票，（分鏡頭）畫面展示投票原理及循環(huán)結(jié)構(gòu)，（分鏡頭）畫面展示流程圖、源代碼資源下載鏈接二維碼如圖3所示。

微課制作過程中的問題反饋及修改

在微課制作過程中，有可能出現(xiàn)影響視聽效果的質(zhì)量問題，需要與技術(shù)人員協(xié)商修改。對(duì)于“循環(huán)結(jié)構(gòu)”微課來說，主要存在的問題包括：字體顏色單調(diào)、畫面停滯時(shí)間過長、畫面與配音不匹配、畫面前后重復(fù)、動(dòng)畫沒有充分表達(dá)主題、概念描述不夠簡(jiǎn)潔、聲音與字幕不匹配等。主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)對(duì)微課的呈現(xiàn)效果進(jìn)行多次質(zhì)檢，對(duì)部分突出問題進(jìn)行針對(duì)性修改，如字體美化、增加關(guān)鍵幀、增加場(chǎng)景、情境重設(shè)、腳本微調(diào)、增加主題強(qiáng)調(diào)、概念具體化口訣化、字幕微調(diào)等，通過多次對(duì)比和優(yōu)化處理，使微課達(dá)到最佳視聽效果，實(shí)現(xiàn)有效引導(dǎo)學(xué)員自主學(xué)習(xí)和操作實(shí)踐的目的。

結(jié)語

情境式微課設(shè)計(jì)與開發(fā)對(duì)制作者來說是一個(gè)新的挑戰(zhàn)，它要求設(shè)計(jì)者在掌握微課制作要領(lǐng)的同時(shí)，還要具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)，因此深入探究情境式微課的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)技巧，能夠豐富微課的內(nèi)涵，對(duì)微課的普及應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。筆者以推優(yōu)投票問題為情境載體，利用微課形式將計(jì)算思維引入程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)過程，不僅有利于學(xué)員理解程序設(shè)計(jì)的方式和方法，還有利于學(xué)員運(yùn)用計(jì)算思維來求解專業(yè)問題，對(duì)提升他們的信息素養(yǎng)和創(chuàng)造性地解決問題的能力起到了積極作用。