浅谈图形化在小学六年级编程教学中的运用
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来源：《广东教学报·教育综合》2022年第102期
        【摘要】随着我国的人工智能水平的不断提高，在小学中开展编程教育已成为大势所趋。在小学中学习编程能够让学生了解计算机命令，锻炼学生的逻辑思维。对于小学生来说，学习纯英文指令的代码会存在理解困难、语法混乱、编写错误等情况。如果能像数学的数形结合一样，将抽象的代码命令转化为实际的图形，就可以让学生更好地学习与理解。本文中，笔者结合本校案例探讨浅谈图形化在小学六年级编程教学中的运用。
        【关键词】图形化;编程;信息技术;小学六年级
        近年来，我国的科技研究不断在创新，信息技术被广泛应用于各个领域中。国家教育部也在逐步推广中小学编程教育。编程就是利用计算机代码解决某个问题，对某个计算体系规定一定的运算方式，使计算体系按照该计算方式运行，并最终得到相应结果的过程。中小学的电脑编程教育能够让学生通过简单的命令，制作出形式各样的工具或者游戏，并在这个过程中锻炼到逻辑思维能力。小学信息技术教学中的编程学习对小学生计算思维的培养有重要作用，两者之间相互促进、有机统一。在佛山市顺德区五沙小学的編程学习中，主要分为五年级的图形化编程教育和六年级的纯代码形式的编程。图形化编程由于是用中文语句进行程序编写的，学生在学习过程中也不需要研究语法是否会错误导致程序无法执行，学生在学习图形化编程会相对比较简单。但是在纯代码形式的编程学习中，比如Python编程，学生是必须要使用英文命令编写，并且还需要保证编写的命令无误才能运行，因此在学习过程中会相对比较困难。
        Python语言属于人工智能方面的首选语言。学生在小学阶段学习Python语言，能够通过比较简单的命令行，体验电脑编程的真实情景，在这个过程中学习到运用英文代码语句编写程序的注意事项，以及简单的算法结构。显然，小学生学习Python语言具有重要意义，但是学生在学习过程中存在以下两大难点：一方面，学生容易因为理解能力不一致，
在短时间的学习中形成差异，导致学习效果不一。这是由于编程语言是“抽象的”，同样是前进命令，会出现向上走、向左走、向右走等不同的理解结果。另一方面，读懂英文命令，学会正确写出命令行也成为学生学习过程中的一大难点。如果在这个过程中，运用图形化的特点，将编程命令客观地展示出来，将会极大程度提高初学者的理解效果。“图代”结合能够有效促进学生对高级程序设计语言的学习。那么，在小学六年级的纯代码编程教学中，又有哪些地方可以运用图形化的呢？
        一、编程步骤图形化
        目前在佛山市的小学教材中，六年级的编程学习主要是利用Python命令控制海龟移动，让海龟绘制一些图案。在绘图之前，学生必须理解绘制一幅图的具体步骤。比如，绘制一个正方形，需要让海龟经过哪些步骤呢？另一方面，在步骤一样的情况下，代码执行的先后顺序不一样也会导致不一样的绘图结果。比如，画一个正方形，可以从左上角开始画，也可以从右下角开始画，甚至可以从某根线条的中间开始画。对于初学者来说，教师讲解代码段时候，学生所理解到的画图过程不一定会与教师所描述的一致。有可能会出现教师讲的是顺时针画图，而学生想象到的是逆时针画图，在理解不一致的情况下，会大大削弱学生的学习效果。
        在这种情况下，我们可以将绘制图案的步骤以图形添加标注的形式展示给学生观察，比如从画纸的哪个地方落笔、从哪个地方画线条、从哪个地方改变方向等等。
        在图形化的展示效果中，学生能清晰地理解绘图过程中所需要的具体步骤，并且在这个过程中，用自己的语言描述出这个图案的画法，为接下来的编程语法学习作好铺垫。
        二、画法图形化
        对于初学者来说，通过模仿可以很好地学习到新的知识。但是学习编程不仅仅需要模仿，还需要自己的独特的想法。而在解决同一道问题中，虽然答案都是一样的，但是解答的过程却有快慢之分，一套优越的解法，能让程序的执行效率极大提高。为了更快地解决问题，我们往往需要研究出最优的解法。然而，凭空理解绘图的画法比较抽象，我们可以尝试将它通过图形化展示出来。
        在绘制五角星一课中，学生需要编写小海龟的行走路线画出五角星图形。我们知道画一个五角星的方法是有很多种的，并且到最后也能画出同样的图案。但是哪怕方法多样，对于不善于画画的学生，他是较难一次性画出五角星的，有的学生的关注点可能就变为如
何把五角星画漂亮，而不是关注如何更快速画出五角星了。因此我们可以将在白纸画图形（如方法1）改为在图形上描颜（如方法2）。
        通过简单的小改动，学生在用笔绘制图形时候，既能直观地画出五角星，又能直接观察到需要绘制哪些步骤。在实际教学中，不难发现，虽然有的学生一开始会从线条中间开始落笔，需要的绘制步骤也比较多，但是经过多次尝试，学生是能够较快地到用最少转弯次数画出五角星的方法。在这种在图形上描的方法，因为已经限制了总线长，也明确了图形的形状，不需要让学生研究如何画五角星才漂亮，学生只需要考虑如何画图需要的转弯次数才是最少的，就可以到最优画法了。画法的图形化把需要考虑多个问题，简化为单一问题，更容易让学生理解和掌握。
        三、编程命令图形化
        由于教材中学习的Python编程是利用英文命令编写程序的，学生在初学时候会出现读不懂代码的情况。而在五年级中学习图形化编程软件却能够很好地让学生理解命令。如果能将五年级的图形化编程软件与六年级的英文代码相结合，让六年级所学的命令也以图形的方式展现出来，学生就能比较容易理解命令的作用了。另一方面，在纯英文的编程环境
下，每一行代码是否缩进会影响循环命令执行的结果。学生在初学时，往往不能分清是否需要缩进。
        在初学时，我们可以结合图形化编程软件将英文代码进行对比讲解。用图形化的编程语句都能对应着每一行英文的Python代码。
        学生在直观的对比下，可以清晰地认识每一行编程命令。同时在图形化的界面中，能够直观观察到被包住的命令都是需要缩进的，每包裹住一层就要缩进一层，包裹住两层就要缩进两层，以此类推，从而理解到缩进的作用。代码的图形化，能让学生更大程度地认识并理解代码，也能让学生减少在编程过程中容易出现的错误。
        四、编程效果图形化
        由于目前计算机性能不算过于落后，在一般情况下，执行编写好的程序都能快速完成。在这种情况下，如果要画一个小正方形，计算机一般不会超过一秒即可以显示效果了。在快速出结果的情况下，学生难以观察到绘制的过程。因此，如果能将每一步的效果以图形的形式展示出来，学生便能在这个过程中观察到各个代码的效果了，从而加强对代码的理解。
        Python命令中的speed命令是可以调整画图速度的，但是该命令的提出是安排在教材的最后几课中，如果能够将该命令提前讲解并加以利用，学生在编写代码后想要观察图形结果，就变得更加容易了。此外，speed虽然可以调整速度，但是对于初学者来说，即使调整为很慢的画图速度，也还是会很快地画完。如果想要速度更慢，我们可以将每一步的图形效果分别展示出来。学生将能很好地观察到每个命令的编程效果了。
        运用图形化的方法，让抽象的编程形象地展现出来，能够很大程度地降低初学者的理解难度。在Python编程教学中，运用图形化的形式，可以让学生在编程中减少错误，让复杂多样的问题简单化，从而提高学生的编程能力。
        参考文献：
        [1]顾黄凯.小学信息技术教学中Python编程语言教学策略研究[J].名师在线，2020（22）.
        [2]史丰华.小学信息技术编程教学中计算思维培养“五部曲”[J].新课程导学，2021（Z1）：130-131.
编程小学生有必要学吗
        [3]金一民.图形化编程与Python知识迁移初步探究[J].中国信息技术教育，2022（3）：97-100.
        责任编辑 罗良英

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