基于問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)的小學(xué)Scratch教學(xué)

王蘇明

中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)編寫的《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》指出：學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過算法與程序設(shè)計(jì)模塊的學(xué)習(xí)，借助積木式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，理解生活中的算法問題；能設(shè)計(jì)算法并通過拖拽圖標(biāo)方式編寫程序解決生活中的簡(jiǎn)單問題?！敖鉀Q問題”已明確成為信息技術(shù)課程價(jià)值的一種體現(xiàn)。李藝、鐘柏昌等學(xué)者又將信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)描述為三個(gè)層次：最底層的“雙基指向”（簡(jiǎn)稱“雙基層”），以基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能為核心；中間層的“問題解決指向”（簡(jiǎn)稱“問題解決層”），以解決問題過程中所獲得的基本方法和基本態(tài)度為核心；最上層的“學(xué)科思維指向”（可以簡(jiǎn)稱“學(xué)科思維層”），指在系統(tǒng)的學(xué)科學(xué)習(xí)中通過體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)及內(nèi)化等過程逐步形成的相對(duì)穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法和價(jià)值觀，實(shí)質(zhì)上是初步得到學(xué)科特定的認(rèn)識(shí)世界和改造世界的世界觀和方法論。不難看出，“問題解決”實(shí)際上已成為連接“雙基”與“學(xué)科思維”不可或缺的橋梁。據(jù)此，在小學(xué)Scratch教學(xué)中基于問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)來進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)是追求核心素養(yǎng)養(yǎng)成的一種有益嘗試。

概念解析

問題是一種情境狀態(tài)，是個(gè)體想做某件事情，但又不能立即知道做這件事所需采取的一系列行為。1969年，美國(guó)醫(yī)學(xué)教育改革先驅(qū)Barrows教授首先把問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)教學(xué)中，這種新的教學(xué)模式也是西方醫(yī)學(xué)教育的主流模式之一，并逐步擴(kuò)散到生物學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)工作教育和商業(yè)教育等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，也滲透到中小學(xué)教育領(lǐng)域中。它與傳統(tǒng)的以學(xué)科為基礎(chǔ)的教學(xué)法有很大不同，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主，而不是傳統(tǒng)教學(xué)中的以教師講授為主；它將學(xué)習(xí)與問題或任務(wù)掛鉤，使學(xué)習(xí)者投入到問題中；它設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù)，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情境中，學(xué)習(xí)者通過自主探究和合作來解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)強(qiáng)調(diào)以問題解決為核心，多種學(xué)習(xí)途徑相整合，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者之間的交流與合作，讓學(xué)生圍繞問題展開知識(shí)技能及多種能力的建構(gòu)過程。

本文提出的基于問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)的小學(xué)Scratch教學(xué)是指在小學(xué)Scratch教學(xué)中，以一系列教學(xué)問題為導(dǎo)向，并貫穿整個(gè)教學(xué)過程，指引學(xué)生投入問題解決中，使學(xué)生在解決具體問題的過程中掌握Scratch的基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)技能，并獲得解決問題的方法，以期達(dá)到核心信息素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)。

應(yīng)用實(shí)例

從問題解決者的知識(shí)角度來看，可以將問題分為常規(guī)性問題與非常規(guī)性問題兩大類。常規(guī)性問題是一類同問題解決者已經(jīng)解決了的問題相同或相似的問題，該類問題只需通過再現(xiàn)性思維即可獲得解決；非常規(guī)性問題是指不同于問題解決者之前已經(jīng)解決過的問題，該類問題的解決需要問題解決者建立新的解決方案。L.W.安德森將布盧姆將認(rèn)知領(lǐng)域的目標(biāo)層級(jí)修訂為識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)與創(chuàng)造六個(gè)層級(jí)，較好地體現(xiàn)了問題解決過程中的思維層次的提升。筆者以冀教版新編小學(xué)信息技術(shù)教材五年級(jí)上冊(cè)《Scratch程序設(shè)計(jì)》第8課《飛行特訓(xùn)》一課為例進(jìn)行具體闡述。本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：①掌握偵測(cè)模塊“碰到‘角色’”的使用方法，②利用直到型循環(huán)實(shí)現(xiàn)飛行器避障的游戲規(guī)則，③掌握克隆體控件的使用方法。學(xué)生在學(xué)習(xí)本課之前，已經(jīng)掌握了偵測(cè)模塊“碰到‘顏色’”的使用方法，掌握了無條件循環(huán)結(jié)構(gòu)和利用復(fù)制增加角色的方法。依據(jù)本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)生的現(xiàn)有水平，筆者將本課可能出現(xiàn)的問題結(jié)合問題結(jié)構(gòu)和布盧姆教育目標(biāo)分類（修訂版），如上頁(yè)表1所示。

根據(jù)表1，本課需要解決的問題基本明確，依據(jù)“工作主線”將表1中9個(gè)不同層次的問題按照“3—2—1—6—7—5—8—4—9”的順序進(jìn)行編列，把“范例體驗(yàn)—分析規(guī)劃—模仿制作—拓展提升—自由創(chuàng)作”這一教學(xué)路徑貫穿到上述問題中，并實(shí)施教學(xué)。

1.依托學(xué)習(xí)支架，明晰問題解決途徑

從使用目的來看，學(xué)習(xí)支架可以分為接收支架、轉(zhuǎn)換支架和輸出支架。其中，轉(zhuǎn)換支架用來幫助學(xué)生轉(zhuǎn)換所獲得的信息，使所學(xué)的知識(shí)更為清晰、易于理解，或使劣構(gòu)的信息結(jié)構(gòu)化，尤其適用于支持原理性和方法性內(nèi)容的學(xué)習(xí)。筆者利用情境—問題轉(zhuǎn)換表（如表2）作為轉(zhuǎn)換支架，幫助學(xué)生明晰需要解決的問題，使之與任務(wù)完成產(chǎn)生直接的聯(lián)系。

范例體驗(yàn)后，請(qǐng)學(xué)生分組就游戲情境及規(guī)則進(jìn)行分析討論，各小組匯報(bào)歸納總結(jié)，得出需要實(shí)現(xiàn)以下功能：飛行器可被控制運(yùn)動(dòng)；偵測(cè)可知飛行器與障礙物是否發(fā)生碰撞；每發(fā)生一次碰撞需減去25分的健康度。學(xué)生通過填寫問題—情境轉(zhuǎn)換表，明確將要面對(duì)的問題：①如何控制“飛行器”的運(yùn)動(dòng)？②使用什么偵測(cè)更合理有效？是否還能用“顏色偵測(cè)”？③選用哪種循環(huán)控件能達(dá)成需求？“健康度”的變化能否使用無條件“重復(fù)執(zhí)行”實(shí)現(xiàn)？有了明確的問題，且學(xué)生之前遇到過相似的情境，應(yīng)歸為常規(guī)性問題，放手讓學(xué)生自主嘗試，小組內(nèi)互助解決。各小組匯報(bào)探究結(jié)果：根據(jù)自己喜好自由選擇鍵盤或鼠標(biāo)控制“飛行器”的運(yùn)動(dòng)；在角色顏色與背景顏色極其相似的情況下，使用顏色偵測(cè)不是最好的選擇，“碰到角色”偵測(cè)在此處更合理；無條件“重復(fù)執(zhí)行”實(shí)際是死循環(huán)，無法根據(jù)條件做出終止循環(huán)的操作，此處應(yīng)選擇條件循環(huán)——直到型循環(huán)。學(xué)習(xí)支架的使用，幫助學(xué)生在情境和問題之間搭建了可跨越的橋梁，為學(xué)生以后解決問題提供了思路。

2.妙用問題情境，有效突破定勢(shì)思維

定勢(shì)思維是人們?cè)陂L(zhǎng)期的思維實(shí)踐中形成的一種慣用的模式化了的思維形式，當(dāng)人們面臨現(xiàn)實(shí)問題或外界事物時(shí)，便會(huì)毫不猶豫地把它們納入特定的思維框架，并順著特定的思維軌道對(duì)它們進(jìn)行分析和處理。大部分學(xué)生在面對(duì)一個(gè)看似已知的問題時(shí)，往往習(xí)慣沿用經(jīng)驗(yàn)去解決，這看似合情合理，但遇到變式問題時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)畏難情緒，不愿突破定勢(shì)思維。在完成第一個(gè)障礙物腳本后，學(xué)生面臨的問題是：如何批量獲得多個(gè)“障礙物”？這時(shí)，筆者宣布進(jìn)行師生競(jìng)賽第一輪：復(fù)制出另外9個(gè)障礙物。學(xué)生在之前有做“吃豆子”游戲的經(jīng)驗(yàn)，口中一邊喊“好”，一邊開始復(fù)制，動(dòng)作快的學(xué)生幾乎與筆者同時(shí)完工，第一輪平局。筆者又出示第二輪競(jìng)賽題：復(fù)制出的障礙物大小要求不完全一樣。筆者在原有腳本上添加了相同的兩個(gè)控件：將角色大小設(shè)定為50～150的隨機(jī)數(shù)，不到15秒就完成了。學(xué)生拼命復(fù)制，但最快的學(xué)生還是用了差不多1分鐘，第二局筆者獲勝。筆者繼續(xù)追問：“還來第三局嗎？”少數(shù)不服輸?shù)膶W(xué)生喊道：“這次不許再改程序，我們就能贏?！惫P者說：“好啊，第三局就再?gòu)?fù)制出99個(gè)障礙物吧。”學(xué)生大笑，并表示放棄。筆者認(rèn)真地說：“只需3秒！”學(xué)生都很驚詫，這時(shí)筆者鄭重推出本課的新知重點(diǎn)——如何使用“克隆體”控件？此時(shí)再精細(xì)講解此知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生都非常專注，生怕錯(cuò)過一個(gè)細(xì)節(jié)。從反饋的效果來看，這個(gè)較難的知識(shí)點(diǎn)，大部分學(xué)生都基本掌握了。有難度的問題背后往往隱藏著更優(yōu)化的解決思路。學(xué)生在掌握一種常規(guī)解法后常懶于思考，這時(shí)教師應(yīng)設(shè)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知的欲望，打破思維惰性，使其在愉快地解決問題的過程中掌握新知。

3.把握共性問題，習(xí)得問題解決方法

在“偵測(cè)碰撞”的過程中，有不少學(xué)生都出現(xiàn)了共性問題：為什么只碰撞1次，“健康度”就會(huì)變?yōu)?？筆者將這段程序發(fā)送到學(xué)生機(jī)上，先請(qǐng)學(xué)生將這段程序按功能分成3段：跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)；碰到障礙物偵測(cè)；游戲結(jié)束偵測(cè)。隨后，進(jìn)行分段測(cè)試，當(dāng)碰到障礙物偵測(cè)時(shí)，出現(xiàn)了問題。為了便于調(diào)試，筆者將游戲結(jié)束偵測(cè)模塊斷開，再次將飛行器移過障礙物，這時(shí)發(fā)現(xiàn)“健康度”一直在減少，問題找到了：從碰到飛行障礙物到離開飛行障礙物的這一瞬間（即還處在沒有完全分開的狀態(tài)），循環(huán)體內(nèi)的控件會(huì)不停地執(zhí)行，直到完全分開。發(fā)現(xiàn)問題就要想辦法解決問題（添加“在……之前一直等待”控件）。這一問題是動(dòng)態(tài)生成的，學(xué)生經(jīng)歷了這種直觀的分段調(diào)試過程并最終解決了問題，完成了“自下而上的修補(bǔ)（bottom-up tinkering）”。這一看似隨意的探索實(shí)驗(yàn)式學(xué)習(xí)方式，帶給學(xué)生體驗(yàn)的同時(shí)，也使其獲得了解決問題的方法。正如美國(guó)MIT終身幼兒園研究小組主任雷斯尼克（Mitchel Resnick）教授在2012年TED主題演講《讓我們教孩子學(xué)編程吧》中指出，學(xué)習(xí)編程的意義在于“學(xué)習(xí)編程，在編程中學(xué)習(xí)（Learning to code，coding to learn）”。

4.內(nèi)化助解非常規(guī)性問題，聚類激發(fā)創(chuàng)意思維

學(xué)生將具體的情境化范例歸納與總結(jié)為有用的編程方法與技巧（直到型循環(huán)控件的運(yùn)用、“在……之前一直等待”控件的運(yùn)用、“克隆體”控件的運(yùn)用），這種歸納與總結(jié)是一種去情境化的過程，它有助于學(xué)生掌握各種編程技巧與方法。學(xué)生也就可以接受更多的挑戰(zhàn)性任務(wù)，如“如何讓作品可玩性更高？”“運(yùn)用‘克隆體’控件還可以做出哪些作品？”等。對(duì)于“如何讓作品可玩性更高？”雖然學(xué)生們尚未動(dòng)手，但基于其他游戲的經(jīng)驗(yàn)，可以用“讓飛行器飛得更快或更慢”“讓障礙物增加或減少”“可摧毀部分障礙物”“無敵模式”“‘冰凍’障礙物”等辦法，這種以相似目標(biāo)聚類的方案，對(duì)于拓展學(xué)生的思維相當(dāng)有益，學(xué)生也可以在眾多方案中選擇自己心儀的目標(biāo)快樂探究。而“運(yùn)用‘克隆體’控件還可以做出哪些作品？”除了書上的“吃豆子”游戲外，還有“Flappy bird”（克隆柱子）、“大魚吃小魚”（克隆小魚，還可以變色）、“植物大戰(zhàn)僵尸”（克隆向日葵和僵尸）、“飛機(jī)大戰(zhàn)”（克隆敵機(jī)）、“瘋狂打地鼠”（克隆地鼠）等游戲，這種以相似的功能聚類，有助于學(xué)生掌握所學(xué)的編程技巧與方法，激發(fā)出創(chuàng)意的火花。

結(jié)語(yǔ)

“在問題解決中學(xué)習(xí)”是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一貫主張，在面向問題解決的《飛行特訓(xùn)》教學(xué)實(shí)踐中，筆者用9個(gè)問題貫穿了整個(gè)教學(xué)過程，使學(xué)生在解決問題的過程中獲得了隱藏在問題背后的Scratch知識(shí)與技能，同時(shí)提高了學(xué)生解決問題的能力。將面向問題解決的教學(xué)策略引入小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，有利于新舊知識(shí)的銜接，有利于解決問題方法的獲得，有利于新知的建構(gòu)，有利于學(xué)生創(chuàng)意思維的激發(fā)。因此，面向問題解決的小學(xué)Scratch教學(xué)是通向“高速公路入口”的教育，是關(guān)注核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教育，是培養(yǎng)計(jì)算思維的教育，是培養(yǎng)創(chuàng)新者的教育。