基于計算思維的FLASH課堂設計與應用

陳冰

摘要：計算思維是當前教育領域研究的一個熱點課題，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決實際問題有著重要的作用。以教學內(nèi)容“遮罩層動畫”為例，將“計算思維”融入到Flash教學。探索了由“教師引導啟發(fā)”、“學生自主學習”、“師生互動交流”等環(huán)節(jié)構成的教學新模式，驗證了融入計算思維的教學模式在提高學生的實踐能力和信息素養(yǎng)方面具有的重要作用。

Abstract： The computational thinking concept is a hot topic in the field of education， which plays an important role in cultivating students' innovative thinking and solving practical problems. The computational thinking concept is integrated into the Flash teaching with an example of "mask layer animation". Based on the teaching model of teacher guiding and inspiring， students autonomic study and teacher-student communication， learning activities were performed. The teaching model with the concept of computational thinking was verified that it could play a more important role in improving the students' practical ability and information literacy.

關鍵詞：計算思維；Flash教學；創(chuàng)新能力

Key words： computational thinking；Flash teaching；innovative ability

中圖分類號：G642；TP317 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）02-0155-03

0 引言

在當今信息技術高速發(fā)展的大環(huán)境下，培養(yǎng)學生的計算思維能力和自主學習能動性已成為素質(zhì)教育中最為基本的教育內(nèi)容，也是培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié)[1]。2010年7月，首屆“九校聯(lián)盟計算機基礎課程研討會”在西安交通大學舉辦，把培養(yǎng)學生的“計算思維”能力作為計算機基礎教學的核心任務和目標[2]。

計算思維是人類運用計算科學的基礎感念求解問題、設計系統(tǒng)和理解行為思維活動，涵蓋了計算機科學所有范疇[3]。它是代表著一種普遍的認識和一類普適的技能。是人的思維，而非計算機的思維，是人類解決問題的思維方式。這種思維是我們交流互動解決生活工作問題的一種靈活的途徑。盡管目前人們認識到計算思維能力的重要性，但該能力的培養(yǎng)尚處于探索階段，還沒有一套完整的方法體系形成，教師在基礎課程教學中對學生計算思維能力的培養(yǎng)還處于朦朧的、不自覺的、小范圍的探索性階段[4]。本文針對Flash動畫設計課堂特點，提出和探索了基于計算思維的課堂教學模式。

1 課堂模式設計

1.1 計算思維

“計算思維”是美國卡內(nèi)基·梅隆大學計算機科學系主任周以真教授于2006年3月提出的，并定義為運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[5]。該概念一經(jīng)提出就引起了教育界的廣泛關注。其較為抽象和自動化，可簡單理解為：在解決問題時，要衡量問題的難度，且屬于常見的哪類問題，有無解決辦法，并對比找出最優(yōu)解決途徑。而在這一過程中用到的抽象、遞歸、回推、嵌入、啟發(fā)等方法都體現(xiàn)了計算思維，即把高難度問題重新闡述為若干簡單問題，進而對簡單問題求解。

1.2 Flash課堂的特點

信息網(wǎng)絡技術的發(fā)展日新月異，F(xiàn)lash動畫也常見于網(wǎng)頁、電視廣告、電視電影片頭片尾、各種電腦手機游戲、動畫片、多媒體課件等應用中，是當今社會很受歡迎的一款軟件之一，社會也急需大批相關專業(yè)的人才。因此，對于操作性和實踐性強的Flash課程來說，教師應摒棄陳舊的教學模式、教學方法、教學習慣，改變教學模式、準備新穎充實的課程素材，在授課過程中，引導激發(fā)學生，調(diào)動他們主觀能動性和想象力，開展有創(chuàng)意的動畫設計學習。

計算思維在Flash教學中體現(xiàn)為培養(yǎng)學生的動畫設計和創(chuàng)造能力，使學生解決問題成為順其自然的事情，就像計算機一樣自動完成一些繪畫或并行計算等操作過程。如Flash教學中制作一個太陽緩緩升起的補間動畫，調(diào)整曲線、對象的旋轉方向及速度，所需動畫效果即可自動完成。

1.3 基于計算思維的FLASH課堂模式設計

鑒于Flash應用廣泛，課程學習實踐性較強，如今的學生又希望有興趣的積極主動地參與到與實際生活、科學技術聯(lián)系緊密的任務中，通過積極主動參與、不斷探索、勤于動手實踐、學會合作，使學生積極主動學習并能夠?qū)W會學習[6]。這就需要教師能夠調(diào)研了解學生、了解課程要求及目標，引入貼近現(xiàn)實生活的案例講解知識點，創(chuàng)建生動有趣、貼近生活的情景，激發(fā)引導學生自主學習，給予學生一定的思維空間，促使其發(fā)現(xiàn)并解決問題[7]。在此過程中，學生去探索實踐，學習、理解和記憶，體驗創(chuàng)作，培養(yǎng)能力，形成正確的思維方式。將思維訓練貫穿于教學過程中，使只是內(nèi)容與思維能力互相促進，共同提高[8]。依據(jù)Flash特點及計算思維的特征要素，構建了新的教學模式，基本思路如圖1所示。

在該模式中，由師生所熟知的課前、課中、課后三大環(huán)節(jié)構成，在整個授課學習過程中融入計算思維的思想，旨在潛移默化的培養(yǎng)學生的計算思維能力，遇到問題，能夠自覺運用思維，主動尋求解決問題的方法。endprint

2 實踐應用

現(xiàn)以遮罩層動畫制作教學為例，闡述這一課題模式的實施方法和過程。

2.1 課前預習階段。明確教學目標，提出探索性問題，啟發(fā)學生積極思維。

現(xiàn)在大多高職院校建設有精品課程，開設有網(wǎng)絡空間或網(wǎng)絡課堂，配備有機房等硬件設施，部分學生有個人電腦，學習的軟硬件環(huán)境較以往有很大改觀。教師需在課前進行詳細的教材分析和學生接受知識以及消化知識的能力分析，然后制定教學目標和重點難點、設計教學過程，將計算思維方法融入其中，并搜集有效資源及貼近生活的典型案例，及時上傳到在網(wǎng)絡空間。學生課前在網(wǎng)絡空間中對新課程內(nèi)容進行了解，對案例進行思考分析。

談到遮罩，人們會立刻想到烏云遮日、管中窺豹、一葉障目等生活中司空見慣的“遮住了”實例，這些實例和Flash課程中的遮罩層動畫的理解是否一致。教師在認真研究遮罩課程的教學目標和基本原理的情況下，在網(wǎng)絡空間中事先提出問題和預習要求，例如：①思考探照燈、望遠鏡、放大鏡、顯微鏡這幾例的特點及共同點；②欣賞教師提供具有代表性的遮罩案例（風車、滾動的屏幕、百葉窗、瀑布效果、卷軸動畫等），并思考；③聯(lián)想生活中其它類似案例。

預習的目的是通過動畫欣賞和生活聯(lián)想，激發(fā)了他們的探究精神，思考瀑布怎么會動起來、遮罩層究竟誰遮住了誰等問題。這些問題則對應著教學中的重點和難點，例如理解遮罩的含義及遮罩效果的制作方法。

2.2 課堂學習階段。學生積極體驗真實情景，教師引導講解。授課環(huán)節(jié)包括基本案例導出和進階案例兩個階段。

①導出基本案例。教師創(chuàng)設生活情景，拿一張紙卷成筒狀，閉上左眼，右眼睜開貼緊紙筒，慢慢轉動掃視學生，詢問學生看到什么，遮住了什么，（學生思考）這個例子即是“管中窺豹”。教師打開準備好的“管中窺豹”案例演示，設置問題，例如動畫實現(xiàn)效果和卷紙筒看學生效果是否類似。此時，強調(diào)學生注意觀察圖層面板，并講解遮罩層和被遮罩層概念、標識和特點，分析哪些部分遮罩，哪些部分未被遮罩，以及遮罩的狀態(tài)。先將遮罩層設置為普通層并隱藏被遮罩層，學生這時可看清楚遮罩層是個圓形，而且圓形的顏色改變不影響遮罩效果，教師若把圓改為五角星形，則看到被遮罩圖層中的部分也是五角星形。接下來引導學生留心觀察遮罩與被遮罩層的時間軸，使學生明白遮罩層的圓形做形狀補間運動，這是動畫“動”起來的真正原因。最后給出思考：這兩個層能否對調(diào)，被遮罩層能否也動起來。這個動畫應用了遮罩層和被遮罩層，引出課程目標：遮罩層動畫。給出的兩個問題激發(fā)學生自主學習、主動參與、發(fā)揮想象，通過類比、分解等方法思考問題，學生就自然而然地運用了計算思維。此時在教師的指導和學生的參與下，把遮罩層和被遮罩層對調(diào)，再把被遮罩層設置為傳統(tǒng)補間動畫，驗證這兩種情況看到的遮罩是否均為五角星形。在情景設置的授課中融入計算思維與無形中培養(yǎng)了學生的情感態(tài)度和價值觀：感受到制作Flash動畫的樂趣，體驗到信息技術蘊含的文化內(nèi)涵，形成和保持對信息技術的求知欲。

引入了基本案例，同學們理解了遮罩的基本概念和遮罩層與被遮罩層之間的關系，掌握了制作的基本方法和技巧。只有在掌握基本知識和原理的前提下才能拿來為我所用，也只有在此基礎上才能做到得心應手，才有可能創(chuàng)新。接著枚舉生活中用到知識點的實例，激發(fā)大家自由發(fā)揮，口頭上描述實現(xiàn)過程。

②給出進階案例。在基本案例基礎上提出進階案例——“百葉窗”案例，首先演示動畫，提醒學生觀察案例運行效果，百葉窗單個葉片是如何運動的，怎么實現(xiàn)，所有葉片運動是否有共同點。之后學生帶著疑問進行短時間分組討論。期間教師引導學生理清設計思路：把復雜的百葉窗案例分解為以每個葉片為主體的遮罩小動畫，則每個遮罩小動畫的實現(xiàn)就是基本案例實現(xiàn)的方法技巧了；所有葉片同時打開和合上，引導學生分析“同時”即“同步”的問題，要做到這一點考慮時間軸上幀同步。至此實現(xiàn)問題的細化分解和轉化。最終回歸到基礎知識的應用：基本工具制作遮罩元件，實現(xiàn)傳統(tǒng)運動補間，幀同步概念。學生在教師的引導啟發(fā)下感受分解、轉化、遞歸等方法在實際情況中的運用。

基本案例和進階案例的講解和實現(xiàn)使學生達到兩個層次：一是掌握基本的動畫制作方法，即會用；二是能夠運用基本知識進行創(chuàng)作、設計，即創(chuàng)新。這兩個層次是有先后次序的。在教學過程中，對學生設計能力和創(chuàng)作能力的培養(yǎng)應融入到基本的理論教學中，創(chuàng)新的意識應貫穿在整個教學中，而基本理論的學習則為創(chuàng)作設計奠定了基礎。

③展示作品，檢評總結。展示若干具有代表性的學生作品，師生共同從是否完成任務、是否有視覺美感，是否有創(chuàng)意等幾個角度鑒賞評價，做到自評和互評，就存在的問題詳細講解制作的要點：遮罩層、遮罩元件、在當前層上添加傳統(tǒng)運動補間、被遮罩層，背景層。最后由教師總結制作遮罩動畫的關鍵點：遮罩層必須在被遮罩層的上方；應用傳統(tǒng)補間、補間動畫、補間形狀實現(xiàn)遮罩元件運動。

在該環(huán)節(jié)，教師主要引導和激勵學生探索學習，結合實例分解動畫要素，通過觀察、分析、對比等一系列活動，歸納出遮罩動畫的制作方法，加深對知識的認識、理解、運用。讓學生體驗學習過程中遞歸、類比等思想的運用。這一過程有利于培養(yǎng)學生自主發(fā)現(xiàn)問題的能力、開闊思路。

2.3 課后練習階段。探究學習，互動啟發(fā)。

課后教師根據(jù)課堂上學生對基本知識技巧的掌握情況，在網(wǎng)絡空間給出有難度層次的必做選做題目，以適合各層次的學生課下鞏固和提高，此外給出適當?shù)囊龑崾?，以鼓勵啟發(fā)學生主動思維，建構知識，靈活運用計算思維方法舉一反三的解決類似問題，例如模擬展開一幅畫卷，使人眼前有逼真的動態(tài)效果，我們需要制作畫卷展開的模擬動畫。設置任務：制作“卷軸動畫”，提示畫從中間向左右同時展開或從右向左展開畫卷。

在教學的三大環(huán)節(jié)中教師運用計算思維組織教學，教師作為組織者、引導者、輔導者、督促者、檢評者。而學生則是教學中的主體，在受教過程中運用計算思維，歸類，遞歸、類比、抽象、轉化等方法思考問題，解決問題，掌握基本技能的情況下進行創(chuàng)新設計。

3 總結

教師根據(jù)課堂上學生掌握基本、重點、難點的情況，提出遷移性的思維，讓學生用計算思維方法進行自由發(fā)散遷移性思考。

在“遮罩層動畫”案例中，學生通過觀察、比較、細化分解、遷移轉化等計算思維方法完成學習任務，當遇到問題他們采取化繁為簡、抽絲剝繭的方式分解復雜問題，進而從原理的層面上理解遮罩層動畫的制作技能及方法步驟。課程學習過程中融入貫穿了計算思維方法的應用，這使學生掌握課程知識的同時，學會如何思維，如何高效率的求解問題，當然仍需我們不懈的堅持實踐探索和應用，這將很大程度的提高學生素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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