基于創(chuàng)客思維重塑循環(huán)程序的課堂教學(xué)策略研究

丁飛

問(wèn)題背景

循環(huán)程序是江蘇省高中信息技術(shù)選修《算法與程序設(shè)計(jì)》第2章第3節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。高中數(shù)學(xué)課中也有相關(guān)內(nèi)容。數(shù)學(xué)課中的循環(huán)教學(xué)重在思維，信息技術(shù)課中是“做中體驗(yàn)”循環(huán)程序思維。多年來(lái)，教學(xué)延續(xù)著傳統(tǒng)的講、演的重復(fù)與循環(huán)。其一，對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識(shí)不夠深入，教學(xué)互動(dòng)只留于程序講解與練習(xí)。其二，對(duì)程序設(shè)計(jì)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)不足，學(xué)生在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中無(wú)法應(yīng)用，更不會(huì)在課外延用循環(huán)思路解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。其三，活動(dòng)策略、活動(dòng)流程、參與方式都需要?jiǎng)?chuàng)新，讓學(xué)生真正融入課堂，讓創(chuàng)新精神真正“落地”。其四，評(píng)價(jià)角度、評(píng)價(jià)體系與標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于單一，沒(méi)有圍繞學(xué)生的身心發(fā)展。隨著創(chuàng)客文化下的開(kāi)源硬件風(fēng)靡全球，創(chuàng)客思維給了我們很好的借鑒。

創(chuàng)客思維

“創(chuàng)客”一詞源于英文“Maker”，指一群酷愛(ài)科技、熱衷實(shí)踐的人以分享技術(shù)、交流思想為樂(lè)。創(chuàng)客群體所體現(xiàn)出來(lái)的文化是：玩中創(chuàng)新，在玩中分享，獨(dú)立、自信、熱衷于自已的興趣。這種文化是大眾文化的變種，是一種亞文化。亞文化通常植根于有獨(dú)特興趣且抱有執(zhí)著信念的人群，創(chuàng)客（Maker）正是這樣的一群人。以創(chuàng)客文化去思考，引申出“創(chuàng)客思維”，這種思維也根植于創(chuàng)客文化。這種天然“基因”將幫助我們重塑高中信息技術(shù)循環(huán)程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)。

基于創(chuàng)客思維重塑循環(huán)程序的課堂教學(xué)策略

循環(huán)程序課堂教學(xué)有著自身的特點(diǎn)，如教學(xué)內(nèi)容邏輯性強(qiáng)、動(dòng)手性強(qiáng)?；趧?chuàng)客思維重塑循環(huán)程序課堂教學(xué)，首先，以創(chuàng)客思維重塑教學(xué)中主客體角色關(guān)系。其次，對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)原理追根溯源，為教學(xué)中類(lèi)似創(chuàng)客“拆解”一樣拆解難點(diǎn)準(zhǔn)備。再次，以創(chuàng)客思維方式組織課堂互動(dòng)活動(dòng)。最后，以創(chuàng)客思維方式評(píng)價(jià)學(xué)生的閃光點(diǎn)，倡導(dǎo)大家在互聯(lián)中分享成果，并且提倡二次創(chuàng)新。

1. 基于創(chuàng)客思維，改變教學(xué)觀(guān)念，重塑循環(huán)程序課堂教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)中，高效課堂過(guò)于強(qiáng)調(diào)應(yīng)試能力，弱化了創(chuàng)新能力培養(yǎng)。課堂的文化還是延續(xù)師講生練的思路。創(chuàng)客思維則完全不同，以樹(shù)莓派Raspberry Pi為例，本身就帶有“娛樂(lè)+教育”因子，倡導(dǎo)的是分享技術(shù)樂(lè)趣之前人人平等的原則。循環(huán)程序課堂教學(xué)也要倡導(dǎo)學(xué)生“玩在其中”，這種玩不是無(wú)目的地“瞎玩”。而是有方向、在教師引導(dǎo)下的玩。將玩味作為課堂教學(xué)中重要特色。在“玩”中將學(xué)生的興趣、個(gè)性完全釋放出來(lái)。將學(xué)生的創(chuàng)新力發(fā)揮出來(lái)，“玩”出各種跟老師不一樣的循環(huán)程序。這也是信息技術(shù)教育對(duì)學(xué)生個(gè)性發(fā)展的追求目標(biāo)。

（1）創(chuàng)客思維提升學(xué)習(xí)的自主性

提升學(xué)習(xí)的自主性關(guān)鍵在于教師將課堂策略、活動(dòng)圍繞學(xué)生的自身發(fā)展，給更多的時(shí)間讓學(xué)生動(dòng)手、思考。通過(guò)“玩”充分帶動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性、自主選擇目標(biāo)、自覺(jué)學(xué)習(xí)探究。改變?cè)葘W(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中處于支配者地位、服從教師安排的被動(dòng)局面，只有提升自主性，才能如同“創(chuàng)客”一樣帶著熱情去研究。

（2）創(chuàng)客思維給學(xué)生選擇權(quán)

傳統(tǒng)課堂練習(xí)學(xué)生沒(méi)有太多的選擇權(quán)，課堂教學(xué)活動(dòng)的主旨、策略、活動(dòng)、任務(wù)等是被事先安排好的，或者是通過(guò)“活動(dòng)單”預(yù)先定好的任務(wù)。如學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程一般都是從基本循環(huán)到循環(huán)嵌套。基于創(chuàng)客思維后我們可以先讓學(xué)生自主體驗(yàn)，然后再引導(dǎo)學(xué)生自主探索。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以結(jié)合自己的個(gè)性，選自己喜歡的方式創(chuàng)新或在老師作品上二次創(chuàng)新。選擇權(quán)由學(xué)生來(lái)掌控。

（3）創(chuàng)客思維讓每位學(xué)生參與并分享成果

參與與分享也是創(chuàng)客思維當(dāng)中的一部分，大家參與能夠從不同的角度、不同的層面表達(dá)出自己的想法。分享成果可以讓相互之間的思維撞出新火花。

2. 基于創(chuàng)客思維，改進(jìn)課標(biāo)認(rèn)知，重塑循環(huán)程序課堂教學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)策略

正如《算法與程序設(shè)計(jì)》前言的一句“也許你對(duì)程序設(shè)計(jì)有濃厚的興趣，想了解一下程序設(shè)計(jì)到底是怎么回事；也許你夢(mèng)想將來(lái)能成為一名程序設(shè)計(jì)大師”所言，第一個(gè)層次是了解原理，第二層次是如同大師一樣思考、具有大師一樣的思維方式。這正是高中信息技術(shù)選修《算法與程序設(shè)計(jì)》課程的終極目標(biāo)。

（1）重塑對(duì)計(jì)算機(jī)與程序本質(zhì)的認(rèn)知

計(jì)算機(jī)是一種工具，是人類(lèi)智力的延伸。計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)做重復(fù)的事，如Word排版、Excel制表等，我們將生活中部分任務(wù)抽離出來(lái)，利用計(jì)算機(jī)加工數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)重復(fù)，并且高效、準(zhǔn)確，程序就是為做重復(fù)事情并提升工作效率而產(chǎn)生的。處理信息的一般過(guò)程包括輸入、處理、輸出三大環(huán)節(jié)，其技術(shù)文化也影響了我們的思維方式。因此，循環(huán)程序教學(xué)中也要體現(xiàn)出上述的本質(zhì)特點(diǎn)：高效、加工三步曲、對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的抽象等。

（2）重塑對(duì)循環(huán)程序的本質(zhì)認(rèn)知

程序的本質(zhì)是序列化運(yùn)作，CPU硬件工作原理中通過(guò)微指令序列化順序執(zhí)行。循環(huán)程序最終也是被序列化。循環(huán)的本質(zhì)是通過(guò)分支語(yǔ)句軟模擬出來(lái)的。

基于創(chuàng)客思維，教學(xué)過(guò)程中要體現(xiàn)出上述基于技術(shù)文化的深層次特點(diǎn)，我們可以有如下策略來(lái)幫助學(xué)生重塑知識(shí)認(rèn)知，并以此為研究方法，提升學(xué)生的創(chuàng)新力。

① 教學(xué)活動(dòng)體現(xiàn)出循環(huán)程序構(gòu)建思維連續(xù)性策略

以實(shí)踐中循環(huán)程序設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的思路引導(dǎo)學(xué)生自主探索，如程序設(shè)計(jì)目標(biāo)、思維（方法論）、設(shè)計(jì)建模、精化、程序化、調(diào)整并最終得到結(jié)果。其中對(duì)于學(xué)生的主動(dòng)探究過(guò)程，從實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為循環(huán)程序的計(jì)算思維中最大的瓶頸就是建模。教學(xué)過(guò)程中忽視了流程圖的思維流程引導(dǎo)就等于思維中跳過(guò)了重要環(huán)節(jié)，會(huì)影響到學(xué)生的創(chuàng)新能力。

② 數(shù)學(xué)引入破解學(xué)生循環(huán)程序思維瓶頸策略

循環(huán)程序教學(xué)的學(xué)習(xí)瓶頸在于思維的差異。循環(huán)程序即重復(fù)做一件事是對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的一種抽象，一般思維與計(jì)算思維兩種模式的鴻溝只能通過(guò)數(shù)學(xué)才能很好地突破。以循環(huán)程序?yàn)槔ㄈ鐖D1）。

圖1 循環(huán)程序中變量的變化

數(shù)學(xué)是程序的靈魂，教學(xué)中應(yīng)授之以漁而不只是練幾個(gè)程序，注重程序創(chuàng)新思維的一般性方法?；趧?chuàng)客思維運(yùn)用數(shù)學(xué)歸納法突破教學(xué)瓶頸。圖1右側(cè)中歸納總結(jié)出當(dāng)i=n時(shí)，j=1，2，3……（2*n-1），總結(jié)出的內(nèi)容恰恰就是嵌套循環(huán)中內(nèi)循環(huán)的關(guān)鍵變量公式。學(xué)生只有掌握了精髓，才可能去嘗試新的內(nèi)容，并運(yùn)用這種方法去探究，做到高效、準(zhǔn)確。

3. 基于創(chuàng)客思維以藝術(shù)為主題，重塑循環(huán)程序課堂教學(xué)活動(dòng)策略

喬布斯的遺產(chǎn)之一是技術(shù)美，這種美源自對(duì)技術(shù)的藝術(shù)化表達(dá)、對(duì)生活的深入觀(guān)察分析。追求技術(shù)美反向引導(dǎo)技術(shù)向著極致發(fā)展，追求美是人性特點(diǎn)、人生價(jià)值的體現(xiàn)。當(dāng)然，循環(huán)程序課中也不是只有枯燥的代碼與數(shù)字（如圖2）。

圖2 幾種循環(huán)打印效果圖

如同小學(xué)美術(shù)課上的幾何圖形一樣，重復(fù)同樣圖形產(chǎn)生特別的視覺(jué)效果。這就是一種技術(shù)美，是通過(guò)程序生成的幾何圖形——對(duì)稱(chēng)、致簡(jiǎn)、規(guī)整。

（1）以技術(shù)美為中心重塑教學(xué)活動(dòng)——不是創(chuàng)造循環(huán)程序，是創(chuàng)造美

教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考、以計(jì)算思維的方式創(chuàng)新；我們的教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐、思考并倡導(dǎo)創(chuàng)造出美、愛(ài)與幸福等，這才是培養(yǎng)大師級(jí)人物所必須要體現(xiàn)的策略思路。創(chuàng)客們的代表作品無(wú)一不體現(xiàn)出這種技術(shù)美。

以技術(shù)美展示教師自己的作品，并講解原理與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。以2～3個(gè)不同的循環(huán)程序作品讓學(xué)生練習(xí)中體驗(yàn)、整理習(xí)得知識(shí)，最后通過(guò)習(xí)得的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)去改進(jìn)現(xiàn)有的循環(huán)程序，創(chuàng)作屬于自己的幾何圖形。最后分享自己的作品，并評(píng)價(jià)自己作品美在哪里以及實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

（2）以資源平臺(tái)為中心，打造校友之間的分享與溝通平臺(tái)

學(xué)生在分享以美為主題的作品時(shí)，越大的圈子會(huì)匯聚越多的亮點(diǎn)。通過(guò)分享促進(jìn)校內(nèi)學(xué)生之間的交流，碰撞出更多的思想火花，讓循環(huán)程序的美在更多的學(xué)生心中種下美好的種子。

4. 基于創(chuàng)客思維重塑循環(huán)程序課堂教學(xué)評(píng)價(jià)策略

（1）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

循環(huán)程序的課堂評(píng)價(jià)，要以鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)踐、思考、創(chuàng)造美為導(dǎo)向。程序本身沒(méi)有錯(cuò)誤，不能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的程序恰恰應(yīng)該成為學(xué)生自主探究的開(kāi)始。并且學(xué)生自主選擇與創(chuàng)造自己的作品時(shí)，達(dá)成過(guò)程中也許會(huì)有新的想法。因此，評(píng)價(jià)目標(biāo)旨在引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新，也是創(chuàng)客思維的核心。

（2）評(píng)價(jià)形式

雖然微課、慕課等在線(xiàn)平臺(tái)盛行，但還是無(wú)法替代人與人之間的互動(dòng)評(píng)價(jià)所帶來(lái)的效果，如表情、語(yǔ)言、語(yǔ)調(diào)、肢體語(yǔ)言等。因此以課堂人與人之間評(píng)價(jià)為主，以學(xué)生之間的評(píng)價(jià)為輔，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（3）評(píng)價(jià)角度

評(píng)價(jià)的角度要有多樣性，要體現(xiàn)出如藝術(shù)、效率、程序易讀性等多樣的評(píng)價(jià)角度。評(píng)價(jià)角度立足于提升學(xué)生全方面身心發(fā)展為目標(biāo)。

結(jié) 論

基于創(chuàng)客思維的循環(huán)程序設(shè)計(jì)策略體現(xiàn)出創(chuàng)客文化的特色：玩中創(chuàng)新、玩中分享、平等自信。循環(huán)程序體現(xiàn)一種抽象的思維方式，以創(chuàng)客思維重塑課堂后化為一件件作品。換一種角度、換一種思維。如果我們把每次課堂教學(xué)都視為獨(dú)一無(wú)二的作品，我們也可以以創(chuàng)客思維去重構(gòu)我們整個(gè)課堂教學(xué)。

（作者單位：江蘇平潮高級(jí)中學(xué)）