袁施春

設(shè)計(jì)依據(jù)

Scratch編程已在小學(xué)信息技術(shù)課堂中扎根多年，不斷涌現(xiàn)出以游戲、動畫為情境的編程教學(xué)，備受廣大教師和學(xué)生青睞，但這也將學(xué)生的視野牢牢鎖定在游戲之中。筆者認(rèn)為創(chuàng)建一個更加積極向上、緊扣學(xué)生興趣的課堂情境更為重要。本課以教材五年級第10課“小貓出題”為依據(jù)，以變量為核心知識要點(diǎn)，將學(xué)生日常生活中的硬幣作為切入點(diǎn)，嘗試通過虛擬實(shí)驗(yàn)的方式打開學(xué)生的視野，讓編程走出游戲、走出動畫，轉(zhuǎn)向輔助科學(xué)研究之中，并在這樣的情境中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

學(xué)情分析

本課教學(xué)對象是小學(xué)五年級學(xué)生，此前學(xué)生已經(jīng)熟悉了Scratch編程環(huán)境，對本課所涉及的“如果……那么……”“重復(fù)執(zhí)行”“隨機(jī)數(shù)”等控件有了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，但是新知識“變量”相對較為抽象，所以在教學(xué)過程中要盡量把抽象的內(nèi)容具象化，讓學(xué)生易于接受和理解。故本課將采用學(xué)生日常生活中的硬幣作為切入點(diǎn)展開教學(xué)，并通過鞏固知識和拓展延伸幫助學(xué)生突破本課的教學(xué)重難點(diǎn)。

教學(xué)過程

一、引經(jīng)據(jù)典，質(zhì)疑求真

師：同學(xué)們，大家都知道硬幣有正反面。老師想請幾位同學(xué)上臺，每人試著拋一枚硬幣，連續(xù)拋3次，誰有把握3次都拋到正面朝上？為什么？

學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，并思考討論。

（通過課前實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白拋硬幣是隨機(jī)事件，硬幣的正反面是無法準(zhǔn)確預(yù)測的。）

師：相傳在北宋時期，狄青將軍為了鼓舞軍心，拿出了100枚銅幣，向神靈許愿，如果出征能夠打敗敵人，那么把這些銅幣扔在地上，銅幣定然會全部正面朝上。結(jié)果這100枚銅幣竟鬼使神差般的全部正面朝上，一時士氣大振，平定叛亂取得了巨大的勝利。聽完這個故事你們有什么想法？這種情況會發(fā)生嗎？想不想親自拋100枚硬幣試一試？就讓我們一起進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過Scratch編程模擬拋硬幣的實(shí)驗(yàn)，揭曉這個神秘的故事。

預(yù)設(shè)學(xué)生回答：我覺得不可能會發(fā)生這種情況，我都沒有連續(xù)3次拋出正面向上。

（通過典故激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生大膽質(zhì)疑、提出猜想，并進(jìn)一步通過虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。）

二、實(shí)踐求知，科學(xué)求證

1.1枚硬幣：隨機(jī)數(shù)和變量的應(yīng)用

師：接下來我們編程模擬100枚硬幣拋擲實(shí)驗(yàn)，直接研究100枚難度比較大，我們先從1枚硬幣開始研究。硬幣有兩個面，可以用1和0兩個數(shù)分別表示正反兩個面。對不可預(yù)測的硬幣拋擲結(jié)果，我們可以用隨機(jī)數(shù)來表示。在Scratch中就有這個隨機(jī)數(shù)控件，我們將其范圍修改成“在0和1之間取隨機(jī)數(shù)”。但隨機(jī)數(shù)怎么存放呢？我們還需要一個容器，這個容器的名字叫作變量。什么是變量呢？我們一起來看。

教師講解變量的特點(diǎn)及命名規(guī)則、賦值操作、新建方法等。

師：我們一起來新建一個變量，給它取個名字叫“硬幣1”，然后把“將……設(shè)為……”拖動到腳本區(qū)，再把剛剛設(shè)置好的隨機(jī)數(shù)賦值給變量。這樣每次運(yùn)行程序的時候，就相當(dāng)于拋了一次硬幣。

2.4枚硬幣：鞏固知識并開展實(shí)驗(yàn)

（1）鞏固變量知識，學(xué)習(xí)順序結(jié)構(gòu)

師：模擬4枚硬幣拋擲的實(shí)驗(yàn)程序怎么設(shè)計(jì)呢？

預(yù)設(shè)學(xué)生回答：可以用4個變量。

教師用PPT出示程序結(jié)構(gòu)，如圖1。

師：像這樣的結(jié)構(gòu)在程序中稱為順序結(jié)構(gòu)。請大家根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，完成程序搭建。

學(xué)生小組合作，嘗試搭建腳本，用4個變量分別代表4枚硬幣。

（2）測試并完成實(shí)驗(yàn)記錄

師：下面請同學(xué)們用程序模擬實(shí)驗(yàn)——同時拋4枚硬幣，拋3次，統(tǒng)計(jì)每次有幾枚硬幣正面朝上。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求填寫實(shí)驗(yàn)記錄單（見下表）。

（3）認(rèn)識選擇結(jié)構(gòu)

師：其實(shí)，實(shí)驗(yàn)記錄單中“統(tǒng)計(jì)”那一項(xiàng)也可以交給電腦計(jì)算，我們可以新建一個變量，并將其命名為“統(tǒng)計(jì)”。設(shè)置“如果‘硬幣=1’那么‘統(tǒng)計(jì)’會增加1”，程序就能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，這樣的結(jié)構(gòu)在程序中稱為選擇結(jié)構(gòu)。

學(xué)生小組合作完成拋擲4枚硬幣的統(tǒng)計(jì)程序，教師及時給予指導(dǎo)。

3.100枚硬幣：重復(fù)執(zhí)行控件的運(yùn)用

師：100枚硬幣拋擲的實(shí)驗(yàn)怎么實(shí)現(xiàn)？剛剛4枚硬幣拋了3次，可以統(tǒng)計(jì)成拋擲12枚硬幣，4枚硬幣拋多少次可以統(tǒng)計(jì)成100枚硬幣拋擲的效果？

預(yù)設(shè)學(xué)生回答：25次。

師：利用我們以前學(xué)過的方法，用哪一個控件可以讓電腦幫我們連續(xù)拋出100枚硬幣？

預(yù)設(shè)學(xué)生回答：“重復(fù)執(zhí)行”控件，我們可以將模擬4枚硬幣拋擲實(shí)驗(yàn)的程序重復(fù)執(zhí)行25次。

學(xué)生小組合作完成拋擲100枚硬幣實(shí)驗(yàn)的程序，教師及時給予指導(dǎo)，如圖2。

三、歷史重現(xiàn)，驗(yàn)證猜想

師：恭喜你們成功地設(shè)計(jì)出模擬100枚硬幣拋擲實(shí)驗(yàn)的程序，下面同學(xué)們可以正式開始實(shí)驗(yàn)。給大家1分鐘時間，看看你們能否拋出100枚硬幣全部正面朝上。

學(xué)生小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

師：哪一組同學(xué)來說一說你們實(shí)驗(yàn)了多少次？拋出過100枚硬幣全部正面朝上嗎？

預(yù)設(shè)學(xué)生回答：我們進(jìn)行了上百次實(shí)驗(yàn)，一次也沒有拋出過100枚硬幣全部正面朝上。

師：看來拋擲100枚硬幣全部正面朝上的可能性真的很小，到底有多小呢？數(shù)學(xué)家們也曾從概率的角度計(jì)算過，概率約等于0。同學(xué)們，你們用實(shí)際行動驗(yàn)證了我們最初的猜想。

（學(xué)生通過自己設(shè)計(jì)的模擬實(shí)驗(yàn)程序驗(yàn)證猜想，化信息技術(shù)為輔助科學(xué)研究的有利手段，在學(xué)習(xí)編程思維的同時樹立了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。）

四、拓展延伸

師：假設(shè)我想做拋擲101枚硬幣的虛擬實(shí)驗(yàn)該怎么修改程序呢？

預(yù)設(shè)學(xué)生1回答：在重復(fù)執(zhí)行25次拋擲4枚硬幣的程序后面添加拋擲1枚硬幣的程序。

預(yù)設(shè)學(xué)生2回答：將拋擲1枚硬幣的程序重復(fù)執(zhí)行101次（如圖3）。

師：看來大家已經(jīng)學(xué)會了轉(zhuǎn)變思路，用這個思路做拋擲1000枚硬幣的實(shí)驗(yàn)可以嗎？10000枚呢？大家想一想，做一做。

學(xué)生小組合作進(jìn)行拓展實(shí)驗(yàn)。

五、課堂總結(jié)

師：這節(jié)課我們通過學(xué)習(xí)“變量”和“隨機(jī)數(shù)”控件，進(jìn)行了拋擲100枚硬幣的虛擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了自己的猜想。其實(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)對科技的進(jìn)步有著巨大的影響，我們一起來看個視頻，了解一下虛擬實(shí)驗(yàn)還能應(yīng)用在哪些領(lǐng)域。

教師播放虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)相關(guān)的視頻，學(xué)生認(rèn)真觀察并思考。

師：看來虛擬實(shí)驗(yàn)小到可以用在模擬1枚硬幣的拋擲，大到能用在教育培訓(xùn)、醫(yī)療救援、航空航天等領(lǐng)域。希望同學(xué)們?nèi)蘸笠材芎侠砝眯畔⒓夹g(shù)去質(zhì)疑和驗(yàn)證生活中的疑惑，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度去探索生活的奧秘，體驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)的奧妙。

實(shí)踐反思

本課將信息技術(shù)作為輔助科學(xué)研究的有利手段，課堂中技術(shù)與數(shù)學(xué)、科學(xué)相融合，牢牢抓住了學(xué)生的興趣點(diǎn)，取得了較好的教學(xué)效果，可見技術(shù)是保證科學(xué)研究高效性的重要手段。課堂最后通過對程序的優(yōu)化，達(dá)到了技術(shù)學(xué)習(xí)的要求，通過模擬實(shí)驗(yàn)的不同應(yīng)用場景，拓展學(xué)生利用技術(shù)手段進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的視野，讓信息技術(shù)課堂不再拘泥于技術(shù)本身，而是放眼于更廣闊的科學(xué)研究，增強(qiáng)了信息技術(shù)課堂的實(shí)踐性和趣味性，有助于提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)。