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基于STEAM教育的小学LOGO程序设计教学思考

2018-08-15周燕

小学科学·教师版 2018年7期
关键词:内角命令图形

周燕

STEAM教育在全球掀起热潮后,当今时代的教育发展方向就转变为以STEAM活动为载体,培养学习者的创新精神和动手实践能力。STEAM教育强调学生在项目和问题引领下,运用多学科知识进行实践探究。小学信息技术LOGO程序设计一直以来都是中小学信息技术学科教育的重要内容之一。作为信息技术教师,笔者从LOGO 语言的发展、特点及笔者感悟的教学经验等几个方面进行初步探究,发现LOGO 语言作为STEAM教育中的一个学科,与其他各学科联系紧密,同时也体现了学科融合的教学方式。

一、LOGO语言的回归

LOGO语言是1968年美国麻省理工学院人工智能实验室成员在研究LISP语言的基础上专为青少年学生和初学者设计的编程语言。它采用儿童十分喜欢的搭积木拼图方式,通过海龟绘图来学习编写程序的一般方法,培养学生的逻辑思维和创造才能,对初学者特别是儿童可以进行寓教于乐的教学方式。

从LOGO语言自身难度考虑,它的确远远高于Windows的实践操作,同样的,这对于学生的要求也相对较高;但是它对学生思维等各方面能力的培养都起着非常重要的促进作用。基于这两点的考虑,苏州市将LOGO程序设计作为信息学的竞赛一个保留项目。

二、LOGO语言的特点

LOGO语言作为一门程序设计语言出现在小学阶段,它既有别于“画图”“WPS”的操作,又与其他普通的计算机语言不同。在平时对学生的LOGO程序教学中,我总结了LOGO的如下特点。

(一)低门槛、深内涵

虽然PC LOGO4.0包含了很多命令,但目前小学阶段最为常用的只有FD、BK、RT、LT、HOME、CS、FILL、PU、PD、PE、HT、ST、REPEAT、SETPC、SETBG这几条命令而已。如果不考虑编程的方法和速度的话,学生只需要运用最基本的FD、BK、RT、LT、PU、PD、FILL这7条命令就可以实现一般图形的编程。

例如图1所示的图形,或许有些同学已经产生恐惧感了,无从下手,对于刚开始接触LOGO语言的同学来说只会使用最基本的命令,比如FD、BK、RT、LT、PU、PD、FILL。但是教师引导学生仔细去观察分析,思维清晰的学生就不难发现,这个图形是由六个正方形组成的,去找出图形的最小组成单元,而正方形就可以用简单的FD和RT来完成,所以这个图形就可以转换成最基本的命令编写。

fd 40 rt 90 fd 40 rt 90 fd 40 rt 90

fd 40 rt 90 fd 40 rt 90 fd 40 rt 90

当写完这组程序之后,我们再回过头来看,很容易就会发现在画正方形时fd 40 rt 90这一句命令重复了六次,在利用这个最基本的单元画组合图形时,不难发现是由这个正方形绕着一个中心旋转60度,这样重复6次;这样就可以引申学习重复命令REPEAT ,经过系统地分析这个图形就可以用REPEAT命令{repeat 6[repeat 6(fd 40 rt 90)] rt 60}一蹴而就了。

(二)STEAM教育理念在LOGO教学中的渗透

STEAM教育的理念是把科学、技术、工程、艺术和数学作为一个教学活动的整体,强调学科的融合,鼓励学生在科学、技术、工程等领域进行合理的发展,提高学生的综合素质,真正做到让学生全面发展。将STEAM 教育理论运用到小学信息技术教学当中,能够打破传统教学模式的局限,让学生的信息素养得到更加全面的发展。LOGO语言作为小学信息技术教学中的一个课程,就能很好地体现STEAM教育的学科融合。

1.LOGO与英语学科的融合

在LOGO教学过程中,我时常会跟我的学生开玩笑说:LOGO中的小海龟是一只来自国外的海龟。为什么这么说呢,LOGO语言作为一种与人类自然语言非常接近的编程语言,它的命令的命名方式都是使用英文单词的缩写形式,例如,前进命令FD(FDRWARD)、后退命令BK(BACK)、右转命令RT(RIGHT)、左转命令LT(LEFT)、清屏命令CS(CLEARSCREEN)、提笔命令PU(PENUP)、落笔命令PD(PENDOWN)、隐龟命令HT(HIDETURTLE)、显龟命令ST(SHOWTURTLE)等。对于母语非英语国家的小朋友来说,他们需要丰富自己的英语单词量来促进LOGO命令的记忆。因此,他们在记忆LOGO命令时的同时,也是一个学习和掌握英语单词的过程。

2. LOGO与数学学科的融合

LOGO语言是一款通过发送命令控制“小海龟”在屏幕上描绘爬行轨迹的程序设计语言,在屏幕上以图形的形式呈现,在编写的过程中编程者需要对图形的各种性质、几何关系熟练掌握。因此,学生在编写程序前需要扎实的数学功底,熟练掌握一些基础的几何知识和逻辑思维能力,当然他们在编写程序的时候也是在不断巩固这些数学知识。

我们在上《画正多边形》时,首先要了解正多边形的概念即各条边长和各内角相等。例如图2,我们要画一个正五边形,边长我们可以知道,如何去计算每次旋转的角度呢?要计算外角,我们可以用180-内角,问题就转换成如何计算内角。

要计算正多边形旋转的角度我们可以采用以下两种方法:

方法一:将正多边形分割,我们不难发现从正多边形的一个顶点出发可以将正N边形分割成N-2个三角形,而正N边形有N个内角,所以正N边形的内角角度为180×(N-2)/N度,从而可以算出旋转的外角。

方法二:可以理解为小海龟从母位出发,旋转360度画一个正N边形最后回到母位,不难发现绕一圈旋转了N次,所以每次旋转的外角为360/N度。

3.LOGO与美术学科的融合

在LOGO教学中,我们除了可以简单地画出图形外还可以对图形进行颜色的填充,让图形更加形象生动。在进行颜色的填充时要考虑到色彩颜色的合理搭配,这就要求学生有一定的美术功底和审美能力。

三、结语

STEAM教育理念在我国的引入与推广,使小学信息技术的教学模式从传统教学向课程融合的教學模式转变,更加注重学生逻辑思维能力的培养,激发学生拓展思维的能力;同时,能够培养学生提升学生的美学素养,不断培养学生创造美的能力。STEAM教育在LOGO程序设计教学中的渗透,不仅可以更好地帮助学生掌握这门课程,还能使学生各方面的素质都得到提升。

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