基于故事的項目式兒童編程課程設計

孫怡然

摘要：在人工智能時代，兒童編程教育是培養(yǎng)兒童數(shù)字技能、計算思維的重要方式，但是從當前開展編程教育的研究現(xiàn)狀看，針對小學低段學生編程課程方面的研究較少，學生的學習興趣不高。本研究基于兒童對編程學習的接受程度，以某編程工具為載體，將故事融入項目式編程學習的設計中，利用講故事的方式構建一個適用于編程學習的情境，將故事和編程學習相融合，在完成構建故事情境的過程中培養(yǎng)兒童的編程興趣和基本的計算思維。

關鍵詞：故事教學；項目式學習；兒童編程；課程設計

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）09-0091-04

課程設計背景

面向人工智能時代，兒童編程教育作為培養(yǎng)兒童數(shù)字技能、計算思維的重要方式，成為教育改革與深耕的發(fā)力點。[1]各國紛紛制定政策加速兒童編程教育發(fā)展：美國計劃十年普及中小學編程教育；英國政府規(guī)定5～16歲兒童學習編程;2017年我國出臺《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，指出在中小學設置人工智能的相關課程，逐步推廣編程教育。[2]《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提出學生具備解決問題的能力，發(fā)展計算思維，能采用計算機科學領域的思想方法界定問題，分析問題，組織數(shù)據(jù)制訂問題解決方案，并對其進行反思和優(yōu)化。

然而，當下兒童編程課程設計多沿用成人編程課程設計思路，重技能輕能力，重知識傳授輕方法引導，對兒童學習編程的方法研究較少，適合兒童學習編程的課程品質(zhì)有待提高。兒童編程行業(yè)報告顯示，兒童編程行業(yè)目前存在許多共性問題，其中包括師資力量不足、課程內(nèi)容同質(zhì)化嚴重、平臺以及服務不完善等。編程教育不僅僅需要新技術的加持，更需要通過課程來賦予新技術的教育意義。因此，從我國兒童編程教育現(xiàn)狀來看，如何有效應用新技術提升兒童學習編程的興趣，培養(yǎng)兒童計算思維能力是當前亟待解決的問題。

課程設計

1.課程設計原則

（1）教育內(nèi)容科學性，教學過程故事性

考慮到小學低年級學生抽象邏輯思維尚未發(fā)展，知識經(jīng)驗比較少，具體形象思維占優(yōu)勢，在進行課程內(nèi)容設計時，應將硬件模塊搭建與編程知識學習相結合，找出抽象的編程概念在生活中的原型，教師通過編寫故事模擬實際生活中的場景，引導學生運用編程解決現(xiàn)實的問題。課程內(nèi)容設計既關注知識學習的螺旋上升，又關注學生思維能力的發(fā)展。學生拼搭模塊創(chuàng)建故事場景，設計機器人角色，編程驅動角色表演，教師帶領學生配合機器人角色將程序“演”出來，將語句“講”出來，將隱性思維變化顯性化，幫助學生增強邏輯思維能力。

（2）教學方法項目式

本課程采用項目學習的方式進行，項目式學習以學生為中心，學生根據(jù)故事情境指向現(xiàn)實世界的任務和問題，通過自主探究、小組合作等方式來完成學習，教師為學生提供一定的學習支撐和引導，最終的項目成果為學生與機器人共同表演的實景故事。通過項目式學習可以讓學生較容易進行編程學習，提高學生學習興趣。

（3）教育觀念創(chuàng)新性、社會性

本課程主要是培養(yǎng)學生獨立思考、動手動腦的能力，社會責任感、時代使命感，以及勇于實踐和創(chuàng)新的精神，促進少年兒童全面發(fā)展、健康成長。本文中兒童編程故事的主題源于社會熱點和兒童感興趣的身邊事，倡導“用編程學”而非“學編程”，用編程模擬解決生活問題和社會問題，并以兒童編程學習過程中思維能力的轉變與提升為目標，聚焦于編程教育過程中兒童問題思維、計算思維、批判思維、合作思維和創(chuàng)新思維。

2.課程目標

根據(jù)小學低段學生的認知發(fā)展特點和美國麻省理工學院終身幼兒園研究小組在多年研究基礎上提出的計算機思維三維框架[3]，筆者確定了本課程的目標，具體如下。

（1）知識與技能目標：掌握計算概念

計算概念是指基本的計算機科學概念。學生掌握在某一編程軟件中使用順序、循環(huán)、并行、事件、條件、運算符、數(shù)據(jù)等計算概念，會應用某編程工具中的電子元器件并驅動硬件。

（2）過程與方法目標：應用計算實踐

計算實踐關注的是學生完成任務、解決問題方面，學生利用編程工具創(chuàng)建互動媒體的學習過程和問題解決策略。學生可以綜合應用遞增和重復、測試和調(diào)試、再利用和再創(chuàng)作，以及模塊化策略，具體如表1所示。

（3）情感態(tài)度與價值觀目標：計算觀念

計算觀念是設計者在使用軟件平臺創(chuàng)建互動媒體過程中，不斷形成的對自己與他人關系以及他們周圍世界的理解。[4]教師主要通過穿插故事線，引導學生以角色代入的方式在編程世界里感受并理解自己與他人、環(huán)境、自然、社會的關系，從而培養(yǎng)學生健康人格和塑造學生思維習慣。

3.課程內(nèi)容

本課程的設計首先依據(jù)基本計算概念和某編程機器人硬件模塊列出課程的知識點，其次根據(jù)社會熱點和學生感興趣的身邊事進行故事情境設計，最后依據(jù)故事和知識點設計任務。本研究選取的故事主題是社會熱點話題“生態(tài)環(huán)保”，教師講述學生想象中的開心農(nóng)場故事，根據(jù)計算概念找出開心農(nóng)場中的原型并生成任務，在故事編演過程中自然地將所有的任務貫穿起來，在進行每節(jié)課的內(nèi)容設計時都硬件模塊搭建與編程知識學習相結合，調(diào)動學生學習興趣。最終，學生通過每一節(jié)課的任務積累共同創(chuàng)作完成“開心農(nóng)場”故事的每一幕?！伴_心農(nóng)場”課程內(nèi)容大綱如下頁表2所示。

4.課程評價

通過學習編程，可以提升學生高效解決問題的思維方式，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力和溝通能力，還可以增強兒童的自信心、耐心和專注力，最終提升學生解決真實問題的能力。[5]這些能力的評價很難通過傳統(tǒng)的診斷性評價實現(xiàn)，因此，學生學習過程中的形成性評價就顯得尤為重要。本研究采用作品取樣系統(tǒng)評價方法，作品取樣系統(tǒng)包括課堂觀察發(fā)展檢核表、作品集和綜合報告。

（1）過程性評價

通過課堂觀察發(fā)展檢核表對學生一學期課程的觀察記錄可知，學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性人格從尚未發(fā)展達到了發(fā)展中，其中在創(chuàng)造性思維上，注意力、思維流暢性、思維獨特性達到熟練程度；在創(chuàng)造性人格上，好奇心、想象力、表達力和溝通力達到熟練程度。

（2）總結性評價

總結性評價分為科學知識與技術的應用、空間能力、計算思維三個維度。根據(jù)這三個維度評價量規(guī)，本課程學生學習效果達成度分別為非常符合期望、比較符合期望、不符合期望?？偨Y性評價主要通過觀察學生在解決實際問題、搭建積木、與同伴互動與探索時所展現(xiàn)的所知所能，分析作品集及記錄和評價學生的知識、技巧和行為的觀察日記，以及最后的情景劇“開心農(nóng)場”人機協(xié)同表演進行。

通過課程實驗，從整體完成度來看，學生可以應用科學知識與技術，通過搭建積木硬件提高空間能力，在遇到困難時，可以像程序員一樣去進行問題分解、綜合、調(diào)試，具有一定的計算思維，學生學習效果比較符合期望。同時，學生的注意力、想象力、表達能力和創(chuàng)造性思維也有所提升。

結語

本研究進行了為期兩年的教學實驗，并將過程性評價和總結性評價相結合開展了課程評價。研究表明，基于故事的項目式兒童編程課程具有可行性和有效性。在編程課程設計中采用基于故事的項目式學習，解決了兒童“如何學”的問題，即能夠讓兒童主動學和喜歡學編程。通過項目式學習，兒童帶著任務主動學習，每個任務以新內(nèi)容疊加舊知識“滾雪球”的形式，降低兒童學習編程語言的難度，兒童通過想要搭建的機器人動起來而主動學習較難理解的編程語言，在一定程度上提高了學習效率。基于故事的課程內(nèi)容設計具有一定的創(chuàng)新性，激發(fā)了兒童學習編程的興趣。此課程有助于兒童掌握編程基本知識，初步培養(yǎng)了兒童的計算思維能力，增強了其社會責任感。

參考文獻：

[1]張進寶，姬凌巖.中小學信息技術教育定位的嬗變[J].電化教育研究，2018（05）：108-114.

[2]中華人民共和國中央人民政府.國務院關于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知[DB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[3]王旭卿.面向三維目標的國外中小學計算思維培養(yǎng)與評價研究[J].電化教育研究，2014（07）：48-53.

[4]孫立會，周丹華.國際少兒編程教育研究現(xiàn)狀與行動路徑[J].開放教育研究，2019（02）：23-35.

[5]許雪松.基于兒童生活經(jīng)驗的編程能力提升策略[J].基礎教育參考，2019（14）：38-40.