問(wèn)題提出

計(jì)算思維和編程能力是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)，也是本學(xué)科區(qū)別于其他學(xué)科的特色所在。以前，初中、小學(xué)學(xué)編程的人，不僅要數(shù)學(xué)好，而且要有抽象思維。因?yàn)橐郧暗某绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)，小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)幾乎都是一個(gè)模式，先講數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，再講編程語(yǔ)言。這本來(lái)是教大學(xué)生的模式，卻用來(lái)教中學(xué)生、小學(xué)生，那么能聽(tīng)懂、能學(xué)會(huì)的中學(xué)生、小學(xué)生，當(dāng)然是學(xué)習(xí)思維成熟的學(xué)霸了。

前幾年，機(jī)器人的出現(xiàn)使程序教育實(shí)現(xiàn)了形象化，但機(jī)器人的硬件成本太高，而且機(jī)器人的零件容易散落。后來(lái)又出現(xiàn)了scratch編程貓，但它的圖形化界面、模塊化編程中的代碼沒(méi)有真正地和一門編程語(yǔ)言（如C、Phython）一一對(duì)應(yīng)。

我通過(guò)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，借助某一款機(jī)器人的軟件端（ 杭州的納英特、廣州中鳴或樂(lè)高），或蘿卜圈虛擬機(jī)器人，把它們安裝到機(jī)房里每一臺(tái)學(xué)生PC機(jī)上，在講編程課時(shí)調(diào)出來(lái)使用還是比較可行的。

機(jī)器人軟件程序在教學(xué)中的探索和應(yīng)用

1.算法轉(zhuǎn)化為流程圖很方便

編程教學(xué)最主要就是教算法。那么算法轉(zhuǎn)化成流程圖，最原始的就是在word里面，不自選圖形?，F(xiàn)在網(wǎng)上有了思維導(dǎo)圖的軟件，如Xmind里面有畫(huà)流程圖的。但我認(rèn)為還是借機(jī)器人所配的軟件使用起來(lái)方便，借助機(jī)器人軟件，在編程過(guò)程中都是拖拽式編寫(xiě)流程圖的。

2.低成本、形象化地體驗(yàn)順序結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)編程，其實(shí)就是順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的組合使用。而順序結(jié)構(gòu)又是最基本的。順序結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)就是計(jì)算機(jī)逐條指令執(zhí)行，但是怎么把它形象化是有難度的。因?yàn)橛?jì)算機(jī)指令執(zhí)行起來(lái)非?？欤瑸榱俗寣W(xué)生體會(huì)到計(jì)算機(jī)是怎樣逐條執(zhí)行指令的，我動(dòng)了好多腦筋。在Python語(yǔ)言的教學(xué)中，就是執(zhí)行一條輸出一條。后來(lái)我在上機(jī)器人選修課的過(guò)程中，在編一個(gè)迎賓機(jī)器人的程序中，發(fā)現(xiàn)機(jī)器人每執(zhí)行一條樂(lè)曲指令就播放一句樂(lè)曲。這種實(shí)時(shí)的交互性，能充分體現(xiàn)分析順序結(jié)構(gòu)、逐條執(zhí)行，它把計(jì)算機(jī)很快的執(zhí)行放慢了，而且顯示了出來(lái)。后來(lái)我想到如果編成機(jī)器人，每執(zhí)行一條指令，電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)幾圈，機(jī)器人前進(jìn)幾厘米，學(xué)生也能體會(huì)到計(jì)算機(jī)逐條指令執(zhí)行的順序結(jié)構(gòu)，但前提是必須每個(gè)學(xué)生或者兩個(gè)學(xué)生有一臺(tái)機(jī)器人硬件。而用這個(gè)迎賓機(jī)器人編音樂(lè)程序，只需要每臺(tái)學(xué)生計(jì)算機(jī)安裝納英特機(jī)器人的軟件，不需要機(jī)器人。在程序運(yùn)行時(shí)，它是驅(qū)動(dòng)PC機(jī)的喇叭發(fā)聲的。（用杭州納英特積木機(jī)器人軟件代碼如下頁(yè)圖1所示）

3.借助蘿卜圈虛擬機(jī)器人軟件體驗(yàn)分支結(jié)構(gòu)

用蘿卜圈虛擬機(jī)器人軟件（蘿卜圈官方網(wǎng)站網(wǎng)址http：//www.irobotq.com/website2/index.html？get=4），編寫(xiě)一個(gè)過(guò)路口判斷有無(wú)行人的程序。

虛擬機(jī)器人小車上裝兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器，當(dāng)兩個(gè)傳感器的距離差值小于等于車身寬度時(shí)，說(shuō)明路口斑馬線上沒(méi)有行人。當(dāng)兩個(gè)傳感器的距離差大于車身寬度值時(shí)，紅外波反射遇到了障礙即行人。

4.從順序結(jié)構(gòu)過(guò)渡到循環(huán)結(jié)構(gòu)的教學(xué)案例

所謂循環(huán)其實(shí)就是重復(fù)地做相同的事情，體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)編程里面，就是順序結(jié)構(gòu)被反復(fù)執(zhí)行。我在教學(xué)時(shí)，用了機(jī)器人走正方形的例子（走相同的步數(shù)的直線后就右轉(zhuǎn)，因?yàn)檎叫斡?個(gè)直角，要執(zhí)行4次）。先寫(xiě)了一段代碼（借助杭州納英特積木機(jī)器人軟件所見(jiàn)即所得，可拖拽式的流程圖編寫(xiě)很快捷高效）（如圖2）。為了使流程圖當(dāng)中的處理模塊跟代碼對(duì)應(yīng)起來(lái)，我特地把旁邊的代碼又復(fù)制了一份放到流程圖的旁邊。

我啟發(fā)學(xué)生這些代碼反復(fù)是重復(fù)的，能不能寫(xiě)一次就實(shí)現(xiàn)了？這就引入了循環(huán)結(jié)構(gòu)。（借助于杭州納英特積木機(jī)器人軟件的代碼如圖3所示）

結(jié)束語(yǔ)

在教初二學(xué)生編程的時(shí)候，我無(wú)意中把機(jī)器人拓展課用的軟件引入進(jìn)來(lái)，發(fā)現(xiàn)拓展課學(xué)生之所以喜歡機(jī)器人編程是因?yàn)榻o它形象化了，降低了難度。因此，針對(duì)很多初次接觸編程的學(xué)生，我們可以借助這些機(jī)器人的軟件，把程序代碼通過(guò)流程圖做得形象化，把順序結(jié)構(gòu)做成交互式，把分支的選擇結(jié)構(gòu)做得體驗(yàn)化，這樣學(xué)生就不會(huì)再畏懼編程了，也使得中小學(xué)生的編程教育真正不同于大學(xué)生的編程教育。

作者簡(jiǎn)介：方明洪，男，1976年3月生，浙江寧波人，寧大物理本科，浙師大在職理碩士學(xué)位（信息管理系統(tǒng)與多媒體方向），2003—2006年四川師范學(xué)院西部教育研究所特聘研究員，2006年寧波市城區(qū)骨干教師，2008—2010年海曙區(qū)學(xué)術(shù)學(xué)科帶頭人培養(yǎng)人選。熱愛(ài)科研，公開(kāi)發(fā)表論文19篇，其中核心期刊7篇。