谈信息技术的科学本质与育人价值

[摘 要]绘画，是小学生特别感兴趣的活动。电脑绘画，是学生接触信息学科后对绘画的新的认知和体验。教师可结合儿童节的背景，从国旗入手，引导学生关注基本图形和组合图形，激发学生的爱国情怀，一起描绘节日绚烂的烟花和美丽的对称式的中国建筑。通过搭积木的情境迁移，让学生理解多功能函数、体验Scratch的自制积木，实现自定义的搭积木式作画。程序绘画就是基于此设计的项目，它充分利用信息学科和Scratch编程的优势，为学生设计一个功能丰富、满足需求、方便实用的程序作品，让学生在描绘美好世界的同时，感受程序绘画的趣味和魅力。

[关键词]Scratch;项目式编程;信息技术;科学本质;育人价值

[中图分类号] G43 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2022）06-0084-03

项目名称：

程序绘画

项目介绍：

在本单元的学习中，我们将借助Scratch编程，认识结构与函数，理解函数、多功能函数与多重循环三者之间的相互关系，并以“程序绘画”为主题，开展项目活动，体验程序结构的魅力和函数的作用与价值。

项目目标：

本单元以程序设计中结构与函数的应用，来完成程序设计作品“程序绘画”，使学生在制作中逐步理解函数、多功能函数、多重循环结构的过程。

项目过程：

项目总结：

完成本章项目后，各小组提交项目学习成果（包括思维导图、算法流程图、项目学习记录单等）。开展作品交流与评价，体验小组合作、项目学习和知识分享的过程，认识编程在解决问题中的作用和在生活中的价值。

一、认识函数

1.项目情境

小常：“六一”儿童节快到了，让我们站在国旗下庆祝属于自己的节日。

小州：国旗的长与宽的比是3∶2，我可以让程序来完成。

2.知识介绍

函数来源于数学，在计算机语言中，函数是指一段可以直接被另一段程序引用的程序，也叫作子程序、方法。在Scratch中，常将一些常用的功能模块编写成函数，以便反复调用。利用函数，可以减少重复编写程序段的工作量。

3.体验探索

（1）画长方形

国旗是一个长与宽的比为3∶2的长方形，需要在舞台上画一个合适的长方形。

第1步：认识画笔

操作：单击添加扩展，单击画笔模块，画笔模块就会出现。画笔模块中的落笔控件，就像把一支隐形的笔交给小猫并落笔在舞台上，舞台上会留下默认的蓝色笔迹。

第2步：编写程序

操作：以顺时针来作画的话，就要依次画出这个长方形的上边长、右边长、下边长、左边长，每完成一条边长，都要右转90°继续作画。作画时，小猫需要一边移动一边落笔，选择运动模块中的移动和右转控件并修改值，与画笔模块中的落笔控件组合放入脚本。

（2）画五角星

中国的国旗是五星红旗，旗面左上方缀黄色五角星五颗。

操作：五角星是一种星形，它与长方形等多边形不一样，它的边相互交叉。在画五角星时，旋转的角度就不再是360°除以边数，而是180°去减180°除以角数的商。参照画长方形的程序，用运算模块中的除法运算控件和减法运算控件组合实现旋转角度的自动计算，因为五角星的边长和角度相等，同时修改重复执行次数为5。

五星红旗象征中国人民大团结，五角星的位置和角度是有特殊要求的。如下图：

4.交流分享

师：如果画正方形，程序和画长方形有什么不同？

师：你会画五边以上的正多边形吗？

师：你会画正多角星吗？你能设计出其他的旗子吗？

二、多重循环

1.项目情境

小常：儿童节有甜美的糖果点心、精彩的游乐项目，还有绚烂的节日烟花。

小州：让我们用神奇的画笔，定格成一幅缤纷的节日画卷吧！

2.知识介绍

（1）循环结构

程序结构有三种，即顺序、循环、分支。循环结构是指在程序中需要反复执行某个功能而设置的一种程序结构。它由循环体中的条件，判断继续执行某个功能还是退出循环。在Scratch中，循环结构主要体现在控制模块中的重复执行控件。

（2）多重循环

如果循环语句的循环体中又出现循环语句，就构成多重循环。常用的有二重循环和三重循环。在多重循环中，先执行外循环，再执行里面的循环。里面的循环执行完应该的次数后返回外循环。看程序时先从上往下看，再从里往外看。

3.体验探索

（1）舞台生花

使用一些简单的图形就可以做出比较真实的烟花效果。

第1步：设计烟花

把烟花看成一朵花，用绘制角色的方法来画一片花瓣，并设置造型中心。

操作：点击角色资料区中绘制角色烟花花瓣，并根据需要把小猫删除。

第2步：认识图章

在画笔模块中，除了落笔控件可以在舞台留下笔迹，还有图章控件也可以。不同的是图章控件是把角色本身的样子当作图章留在舞台，就像平时玩的印章一样。

第3步：按键生花

操作：模仿画长方形，并使用图章控件和事件模块中的当按下空格控件搭建形成完整的烟花脚本，并根据需要合理修改旋转的度数和重复执行的次数。一般说来，烟花的瓣数就是重复执行的次数，烟花旋转的角度就是360°除以瓣数的商。拖动画笔模块中的全部擦除控件到程序中，初始化画笔状态。

（2）烟花朵朵

第1步：一键双花

操作：将运动模块中的移到随机位置控件拖动到脚本末尾，表示画完一朵烟花后移动到随机位置。再拖动控制模块中的重复执行10次控件，放在原来重复执行的外面，并修改次数为2，就可以画出2朵烟花。

操作：将控制模块中的等待控件拖动到内层重复执行的后面，这就表示在下一朵烟花出现之前需要等待1秒时间，等待时间的长短可根据需要合理修改。

第2步：烟花绚烂

烟花是由画笔模块中的图章形成的，要实现烟花绚烂的效果，就需要设定角色本身的颜色特效。改变颜色的控件放的位置不同，烟花绚烂的效果也会不同。

操作：将外观模块中的颜色特效设定拖动到合适的位置，对比放在内层重复执行的后面和内层重复执行的里面有什么不同。也可以根据需要将颜色特效设定拖动到当按下空格键之后，初始化颜色。

4.交流分享

师：你能说说落笔和图章的区别吗？

师：比一比，谁的烟花最漂亮？

师：如果再加一层重复执行，会获得什么样的效果？

三、多功能函数

1.项目情境

小常：儿童节的校园格外美丽，是一座快乐的城堡。

小州：中国古建筑也有独特的对称美。

2.知识介绍

（1）组合图形

组合图形是由基本图形组成的，可以通过积木块来定义它们。基本图形有两类，即平面图形和立体图形。平面图形有三角形、平行四边形、正方形、长方形、菱形、圆形，立体图形有圆锥、圆柱、长方体、正方体、球体。

（2）多功能函数

自定义函数：Scratch中没有函数模块，需要通过自制积木模块来制作一个新的积木，让这个积木能够包含我们需要反复用到的程序控件。通过调用这个新积木来代替我们需要重复用到的一堆控件。

参数：就是在定义函数时预留一个空值，然后在调用函数时，根据需要去给这个空值填补。

3.体验探索

（1）自制积木

先把古建筑的外形特点提取出来，再将三角形、长方形、正方形等基本图形组合起来，形成古建筑的组合图形。在绘画时，由于古建筑的对称性，相同的部分可以利用函数来创建。在Scratch中没有现成的函数模块，需要通过自制积木的方法来自定义函数。

第1步：拆解图形

古建筑由中间主体和两边对称的副体组成。主体由一个大三角形（边长180）、一个正方形（边长180）、一个小长方形（长120， 宽60）组成;单个副体由一个小三角形（边长60）、一个大长方形（长180，宽60）组成。这样由多种基本图形（三角形、长方形、正方形）组成的图形称为组合图形。

第2步：定义积木

自制积木，其实就是自定义函数，方便反复调用、化繁为简。

操作：单击自制积木模块，制作新的积木。给“制作新的积木”中输入名称，如长方形。单击完成，自制积木模块中就有了一条控件长方形，脚本区也会自动出现定义长方形，在它的下方可以搭建出画长方形的程序脚本。按照同样的方法，可以分别定义出小三角形、正方形、大三角形、小长方形积木。

（2）调用积木

第1步：初始化画笔

确定画笔的起始位置，调整好画笔的粗细和颜色。

操作：拖动运动模块中的移到x，y控件放到点击绿旗后面，实现画笔起始位置的确定。

第2步：画笔移位

调整画笔方向，按从左往右、自下而上的顺序画完整古建筑。

操作：画左侧副体。画笔从A点顺时针画完长方形再画小三角形，回到A点。拖动自制积木模块中的长方形和小三角形放到程序后面。

画笔从A点向右位移60，到达B点。拖动运动模块中的移动60步控件放到程序后面。

画中间主体。画笔从B点顺时针画完正方形，再画大三角形，回到B点。拖动自制积木模块中的正方形和大三角形放到程序后面。

画笔从B点向右位移180，到达C点。拖动运动模块中的移动180步控件放到程序后面。

画右侧副体。画笔从C点顺时针画完长方形，再画小三角形，回到C点。拖动自制积木模块中的长方形和小三角形放到程序后面。

画笔从C点向下位移60，再向左位移60，到达D点。拖动运动模块中的面向和移动控件并组合放到程序后面。

画古建筑门。画笔从D点顺时针画完小长方形，回到D点。拖动自制积木模块中的小长方形放到程序后面。

将运动模块中的面向方向加入到小长方形积木的定义程序中，这时程序绘画就完成了。

现在点击绿旗运行脚本，看看是否实现了自己的想法。

4.交流分享

师：你能说说自定义函数的作用吗？

师：你还能用自定义函数实现哪些功能呢？

师：学习了自制积木后，现在可以画出标准的五星红旗了吗？

师：这种化繁为简的模块化思维，还可以帮我们简化生活中的哪些问题？

（责编 韦淑红）