培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的教學(xué)實踐

阮德懷 吳海芳

[摘? ?要]在STEAM教育理念指導(dǎo)下，依托編程貓平臺對兒童計算思維的培養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)探索，并以具體的案例闡述如何在課堂教學(xué)的各個環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，對教學(xué)實際中遇到的問題進(jìn)行了反思，并提出了參考建議。

[關(guān)鍵詞]計算思維;STEAM;編程貓;可視化

美國前總統(tǒng)奧巴馬連續(xù)兩年親自為編程宣傳活動“編程一小時”站臺，支持兒童學(xué)習(xí)編程。他認(rèn)為，兒童學(xué)會了編程，可以更好地應(yīng)對未來，更好地創(chuàng)造未來。編程貓作為一款圖形化編程工具，將平面與立體、軟件與硬件、虛擬與現(xiàn)實有效結(jié)合，無需學(xué)生掌握復(fù)雜的計算機(jī)語言，只需拖動積木式程序即可進(jìn)行創(chuàng)造，極大地降低了編程學(xué)習(xí)的門檻，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣，有利于促進(jìn)兒童計算思維的發(fā)展。

一、編程貓平臺為計算思維提供支撐

計算思維是運用計算的方法求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的一系列思維活動，未來將成為與“讀、寫、算”一樣重要的必備能力。

編程貓是由深圳點貓科技有限公司自主研發(fā)的一款圖形化編程工具平臺，它具有以下特點：一是能讓學(xué)生在線上或線下自由創(chuàng)作;二是可以發(fā)布或生成二維碼分享;三是以二維平面IDE為基礎(chǔ)，進(jìn)而進(jìn)階到三維代碼島，也可與開源硬件相連接;四是除了具有兒童編程軟件的功能外，還提供了“未來教室”教師管理系統(tǒng)（見圖1），使教師可以輕松管理班級學(xué)生的信息、作品和動態(tài)，還可以建立自己的課程并推送給學(xué)生學(xué)習(xí)。

二、編程貓平臺的教學(xué)實踐

以六年級信息技術(shù)上冊的Scratch教學(xué)為例，在“動物才藝表演”一課的基礎(chǔ)上，修改和完善設(shè)計“光頭強(qiáng)保護(hù)森林”游戲，以下是基于編程貓平臺所開展的教學(xué)實踐。

1.巧設(shè)情景，點燃思考

教師要在課前結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，創(chuàng)設(shè)一個有趣且貼近實際生活的引入情景，然后提出問題，引導(dǎo)學(xué)生慢慢進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。如在“光頭強(qiáng)保護(hù)森林”一課，教師提出了兩個問題：視頻主要包含了幾個游戲角色？角色的主要功能有哪些？然后播放視頻給學(xué)生觀看，讓學(xué)生邊觀看邊思考，進(jìn)而分析角色。在人們熟悉的動畫片中，光頭強(qiáng)是破壞森林的，而熊是保護(hù)森林的，本課情境正好相反，熊是破壞森林的，而光頭強(qiáng)是保護(hù)森林的。這樣強(qiáng)烈的反差調(diào)動了學(xué)生探索的興趣，并進(jìn)一步認(rèn)識到：人類不應(yīng)隨意污染環(huán)境。這樣的情境設(shè)計不僅可以引起學(xué)生的興趣，又滲透了保護(hù)環(huán)境的意識。

2.整體分析，認(rèn)識全局

在情景中向?qū)W生拋出任務(wù)后，學(xué)生對任務(wù)的理解可能會存在差異。對此，教師可以展示游戲架構(gòu)，使學(xué)生有一個全局性認(rèn)識，避免在自由創(chuàng)作時迷失。例如，用思維導(dǎo)圖對整個游戲進(jìn)行分析（見圖2）。

3.學(xué)以致用，模仿編程

分析游戲之后，可以從模仿開始進(jìn)行游戲制作。模仿是在編程學(xué)習(xí)中，特別是技能學(xué)習(xí)階段不可或缺的步驟。學(xué)生的模仿首先應(yīng)該是自主和有目標(biāo)的，這樣才能在模仿中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中創(chuàng)新。這就需要教師在課堂教學(xué)任務(wù)設(shè)計、過程控制、時間分配等方面綜合規(guī)劃并能及時引導(dǎo)。

模仿是否順利，既需要教師的分析引導(dǎo)，也需要教師提供拓展游戲的素材。例如“光頭強(qiáng)保護(hù)森林”是控制行為類的游戲，在分析了游戲構(gòu)成后，教師可以提供游戲?qū)ο笤O(shè)置分析表（見表1），使學(xué)生在模仿教師示范游戲的基礎(chǔ)上再創(chuàng)造，示范游戲如“逃出迷宮”“小瓢蟲找媽媽”等。

4.核心問題，培植思維

“學(xué)而不思則罔。”思考在學(xué)習(xí)中發(fā)揮著重要作用，而創(chuàng)新源于思考。動手不動腦的學(xué)習(xí)方式，很難讓學(xué)生真正掌握知識和技能。因此，教師要提出一些問題啟發(fā)學(xué)生的高級思維，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、邊思考邊實踐以及實踐后反思的好習(xí)慣。如本例中，在游戲基本設(shè)計完成后，教師可提出以下問題引導(dǎo)學(xué)生思考。

（1）怎樣增加游戲的難度？（如適當(dāng)提高僵尸熊的出現(xiàn)速度或者添加一些會飛的僵尸熊）

（2）能否設(shè)置一些武器來幫助光頭強(qiáng)消滅僵尸熊？

（3）怎樣給游戲設(shè)定時間變量，對玩家進(jìn)行速度排名，看誰能最快消滅僵尸熊？

5.小組合作，思維碰撞

小組合作是差異性教學(xué)的好方法，互助將增強(qiáng)學(xué)生的思考能力和信心。教師要引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作完成游戲制作任務(wù)。例如，在“光頭強(qiáng)保護(hù)森林”的游戲制作中，有學(xué)生在控制角色左右移動時出現(xiàn)了角色倒著向相反方向移動的情況。對此，可引導(dǎo)學(xué)生通過小組討論找出原因，如造型中心點設(shè)置錯誤、旋轉(zhuǎn)模式?jīng)]有設(shè)置好、重復(fù)執(zhí)行的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置錯誤等。學(xué)生在協(xié)作過程中的參與度越高，獲得的效能感就越強(qiáng)。盡管學(xué)生會遇到失敗，但在交流、爭論、質(zhì)疑、積極探索中，會碰撞出思維的火花，創(chuàng)新思維模式，提升創(chuàng)新能力。

6.成果分享，共進(jìn)共贏

分享是必要環(huán)節(jié)，也是最精彩的階段，更是創(chuàng)新的動力。作品分享的主要目的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造熱情。對于分享者而言，在講述制作過程和作品功能時也鍛煉了歸納總結(jié)能力、語言表達(dá)能力、綜合思考能力，并體驗到創(chuàng)造和分享的樂趣。教師在這一階段要做好引導(dǎo)，幫助學(xué)生歸納和表達(dá)自己的想法和做法。此外，學(xué)生的作品不僅可以在課堂上進(jìn)行分享，還可以通過生成二維碼或在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)平臺上分享。

7.多元評價，立體量化

評價是對學(xué)生的努力作出肯定，指出作品的問題并提出改進(jìn)建議，評價應(yīng)該是多元化、真實和客觀的。但在實際課堂上，有時候評價會過于簡單，如“你真棒”這種簡單的評價就不夠具體，可能會讓學(xué)生覺得過于敷衍，甚至打擊學(xué)生的積極性。為此，筆者根據(jù)形成性和過程性評價相結(jié)合的原則設(shè)置了多元評價量表（見表2），以便可以更實事求是地對學(xué)生的制作過程以及制作成果進(jìn)行評價，讓學(xué)生能夠得到來自同學(xué)和老師的更真實、客觀、有依據(jù)而非流于形式的反饋。

四、實踐反思及建議

目前，在基于編程貓的兒童編程教學(xué)實踐中還存在一些問題，如教師在學(xué)生個性化輔導(dǎo)方面感到力不從心;有些想加入編程教學(xué)的教師不知從何處入手，或不了解相關(guān)的新軟件和新知識;對學(xué)生程序作品的管理有待提高等。這些都需要在不斷反思與實踐中改進(jìn)，在此提出以下建議。

1.借力微課，轉(zhuǎn)變角色

在編程教學(xué)中，總會有學(xué)生學(xué)得更快、完成任務(wù)更快，然后不知下一步要做什么;也會有學(xué)生提出某些知識自己沒聽明白，希望得到單獨幫助或輔導(dǎo)，這些差異總是客觀存在的，而教師常常在有限的時間內(nèi)無法逐一解決。為此，筆者嘗試把之前制作好的相關(guān)微視頻上傳到編程貓平臺，以便于學(xué)生在課前或課中學(xué)習(xí)，使教師從課堂唯一講解員的角色中解放出來，成為學(xué)習(xí)活動的導(dǎo)演，更好地把握學(xué)生要學(xué)什么、思考什么、討論什么、探究什么，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)編程。

2.以研促教，培養(yǎng)師資

好教師可以成就好課程，因此培養(yǎng)優(yōu)秀編程師資是開展兒童編程教學(xué)的當(dāng)務(wù)之急。以筆者所在學(xué)校為例，在培養(yǎng)師資方面進(jìn)行了兩種嘗試：一是從內(nèi)部解決，通過骨干教師核心成員申報相關(guān)課題的方式，組織多學(xué)科教師共同研究，融合各學(xué)科的優(yōu)勢，打破學(xué)科堡壘，推廣普及兒童編程教育;二是與社會編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或高校合作，借助專業(yè)機(jī)構(gòu)及高校的理論指導(dǎo)，共同開發(fā)優(yōu)秀的適合兒童的編程課程。

3.依托平臺，科學(xué)管理

在大班制兒童編程教學(xué)中，學(xué)生作品通常在網(wǎng)絡(luò)共享文件夾以及學(xué)生的本地電腦上保存，但這兩種方式都容易出現(xiàn)保存凌亂或被他人誤刪的情況，借助編程貓平臺的“未來教室”可以有效解決這一問題。教師可以通過后臺管理，為班級的每位學(xué)生建立單獨的賬號，學(xué)生通過賬號登錄平臺后可以實時創(chuàng)作和保存作品，既便于學(xué)生找到自己之前的作品，也便于教師查看、修改和評價。

綜上所述，學(xué)習(xí)編程的目的不是要求學(xué)生都成為程序員，而是要借此提升學(xué)生的邏輯思維能力、抽象思維能力和解決問題的能力，未來可以更高效地解決工作、學(xué)習(xí)、生活中的問題。引入編程貓平臺培養(yǎng)學(xué)生計算思維的方法目前還在初步嘗試階段，未來還將繼續(xù)探索與提煉更好的教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)（編者略）

（責(zé)任編輯? ?郭向和）