指導(dǎo)小學(xué)高段學(xué)生提高編程能力的課堂策略

葉世江 袁超

【摘要】近年來(lái)，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”在教育中的應(yīng)用以及新課程改革的不斷推進(jìn)與深化，編程教育也走進(jìn)了小學(xué)課堂。作者所在學(xué)校的Scratch編程教育是在高段開展的，因此提高小學(xué)高段編程能力就變得尤為重要。文章從編程教育開展的意義、高段學(xué)生思維特點(diǎn)、提高小學(xué)高段學(xué)生編程能力的有效途徑三個(gè)方面探究課堂教學(xué)實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】Scratch；小學(xué)高段；編程教育；編程能力；策略

30年前，沒有人認(rèn)為編程是一項(xiàng)必備的能力，但是現(xiàn)在情況不一樣了，手機(jī)、電腦成為很多人生活和學(xué)習(xí)的一部分，而這種學(xué)習(xí)方式也逐漸呈現(xiàn)小年齡化的趨勢(shì)。越來(lái)越多的國(guó)家把計(jì)算機(jī)科學(xué)教育列為中小學(xué)甚至幼兒園課程的一部分。德國(guó)、英國(guó)、意大利、澳大利亞、韓國(guó)、芬蘭、新加坡和中國(guó)香港等國(guó)家和地區(qū)都已經(jīng)落實(shí)了計(jì)算機(jī)科學(xué)教育課程。從大環(huán)境來(lái)說(shuō)，整個(gè)社會(huì)已經(jīng)逐漸邁入人工智能時(shí)代（AI時(shí)代），我國(guó)也在2017、2018政府工作報(bào)告中連續(xù)提到“人工智能”。其實(shí)，人工智能時(shí)代是一個(gè)以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的時(shí)代，其中的核心則是編程思維。所以，我國(guó)在全國(guó)范圍內(nèi)在小學(xué)開展了編程教育。那么編程教育有何意義呢？要依托什么樣的編程軟件呢？

一、編程教育的意義

（一）編程教育的意義

想要學(xué)習(xí)編程，就應(yīng)該先明白什么是編程。簡(jiǎn)單理解，編程就是人和機(jī)器之間的溝通語(yǔ)言。機(jī)器只明白對(duì)和錯(cuò)，沒有“大概”“也許”這樣的表達(dá)方式，因此在和計(jì)算機(jī)建立溝通的同時(shí)，就是鍛煉學(xué)生邏輯思維的過(guò)程。而學(xué)生在鍛煉邏輯思維的過(guò)程中，思維會(huì)變得活躍、敏捷、嚴(yán)謹(jǐn)、完整，處事善變，不死板。因此，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)編程能力和培養(yǎng)閱讀、寫作、算數(shù)能力一樣重要。

小學(xué)生具備編程能力是一件如何有用的事呢？蘋果創(chuàng)始人史蒂夫·喬布斯早在1995年的訪談紀(jì)錄片《喬布斯：遺失的訪談》（Steve Jobs： The Lost Interview）中就說(shuō)過(guò)這樣的話：“我覺得每個(gè)人都應(yīng)該學(xué)習(xí)一門編程語(yǔ)言。學(xué)習(xí)編程教你如何思考?！睂W(xué)習(xí)編程會(huì)對(duì)孩子產(chǎn)生以下影響。

1.幫孩子擁有較強(qiáng)的思維能力。

2.提升創(chuàng)造力，幫助孩子跳出思維定式。

3.增強(qiáng)孩子自信心，提高孩子在實(shí)際生活中解決問題的能力。

4.編程能力將來(lái)會(huì)像閱讀和寫作一樣成為孩子最基本的能力之一。

所謂“編程能力”就是“分析問題-找出路徑”的解決問題的能力。因此，提高學(xué)生的編程能力其實(shí)就是提高學(xué)生解決問題的能力。

（二）Scratch軟件的特點(diǎn)

Scratch是一款由麻省理工學(xué)院（MIT）設(shè)計(jì)開發(fā)的少兒編程工具。Scratch軟件的默認(rèn)造型是一只可愛的小貓，趣味性十足，能夠讓學(xué)生對(duì)其感興趣，充滿好奇心。Scratch編程軟件類似于搭建積木的方式，它對(duì)小學(xué)生的編程水平?jīng)]有特殊的要求，軟件是多語(yǔ)言版本，根據(jù)操作系統(tǒng)，自動(dòng)會(huì)改成中文界面。使用者可以不認(rèn)識(shí)英文單詞，也可以不會(huì)使用鍵盤。構(gòu)成程序的命令和參數(shù)通過(guò)積木形狀的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。用鼠標(biāo)拖動(dòng)模塊到程序編輯欄就可以了。

二、小學(xué)高段學(xué)生思維的特點(diǎn)

小學(xué)高段學(xué)生的年齡在10-12歲之間，一般就讀小學(xué)五、六年級(jí)。小學(xué)高段學(xué)生的思維較中低段學(xué)生具有以下特點(diǎn)。

第一，具有一定的分析綜合能力。高段學(xué)生可以在不知曉代碼的情況下，根據(jù)設(shè)計(jì)好的成品和教師適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，分析出用到了幾個(gè)角色、場(chǎng)景，對(duì)每個(gè)角色分別設(shè)置了何種命令，最后進(jìn)行綜合運(yùn)用。

第二，具有一定的抽象概括能力。高段學(xué)生從對(duì)事物外部特點(diǎn)的概括（形象概括）發(fā)展到對(duì)事物本質(zhì)屬性的概括（抽象概括），從對(duì)簡(jiǎn)單事物的概括發(fā)展到對(duì)復(fù)雜事物的概括。大部分高段學(xué)生都具有從具體形象中找到問題的本質(zhì)的能力。

第三，有較強(qiáng)的比較能力。高段學(xué)生可以輕松地比較出多個(gè)程序中的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。這個(gè)能力使得學(xué)生能夠很好地理解參數(shù)和命令的區(qū)別。

第四，具有運(yùn)用概念的能力。概念的形成和發(fā)展是認(rèn)知發(fā)展的重要組成部分。兒童只有形成了某種概念，才能用它進(jìn)行抽象、概括、判斷和推理，用它來(lái)分析問題和解決問題。具有這種能力才能更好地理解Scratch軟件中的8大類積木模，才能在老師適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和自主練習(xí)中感悟到條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句、判斷語(yǔ)句等。

第五，具有自我監(jiān)控的認(rèn)知能力。高段學(xué)生在解決問題之后，能夠說(shuō)出其解決問題的過(guò)程和采用的方法。這種能力利于將自己的設(shè)計(jì)程序分享給其他同伴。

針對(duì)小學(xué)高段學(xué)生以上的思維特點(diǎn)，筆者從以下幾個(gè)方面探索如何提高小學(xué)生編程能力。

三、提高小學(xué)高段學(xué)生編程能力的幾點(diǎn)課堂策略

（一）創(chuàng)設(shè)情境，寓“樂”于學(xué)

興趣是最好的老師。一說(shuō)到編程，大家很容易聯(lián)想到枯燥的代碼，即使是LOGO軟件，也需要敲入符合命令格式的代碼，所以大部分學(xué)生仍感到枯燥。而Scratch軟件的出現(xiàn)，剛好解決了輸入代碼的這個(gè)難題，教師可以將需要學(xué)習(xí)的任務(wù)轉(zhuǎn)換成單機(jī)游戲的形式，讓學(xué)生先以玩“單機(jī)版小游戲”的方式接觸任務(wù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。興趣調(diào)動(dòng)后，學(xué)生解決任務(wù)的積極性才更高。如下圖所示，相信即使是大人看了這樣的界面也是十分感興趣的。

總之，游戲式的情景創(chuàng)設(shè)可以引導(dǎo)學(xué)生在娛樂中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中享受快樂，是在提高編程能力的有效途徑之一。

（二）任務(wù)分解，寓“解”于學(xué)

正如美國(guó)麻省理工學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)家Mitch Resnick教授所說(shuō)的：“在學(xué)編程的過(guò)程中教會(huì)孩子們?nèi)绾螌?fù)雜的想法分解成幾個(gè)部分，不管孩子以后做什么，都可以用得到，這才是學(xué)編程的意義所在。”如何才能自己設(shè)計(jì)出教師在課初出示的“單機(jī)版小游戲”，甚至做一些改動(dòng)呢？這就要進(jìn)行任務(wù)分解。任務(wù)分解，就是把一個(gè)復(fù)雜的大任務(wù)拆分成更可執(zhí)行、更好理解的小步驟。學(xué)習(xí)編程可以學(xué)會(huì)解決問題。

例如，學(xué)生在完成“星際大戰(zhàn)”這一課時(shí)，剛開始接觸到這一課，學(xué)生會(huì)覺得這一任務(wù)好難，但當(dāng)將這一大的任務(wù)分別拆分成“戰(zhàn)機(jī)任務(wù)”“敵機(jī)任務(wù)”和“子彈”三個(gè)小任務(wù)后，就簡(jiǎn)單多了。其實(shí)，任務(wù)分解的過(guò)程，也是學(xué)生理清思路的過(guò)程，能夠?qū)⒋笕蝿?wù)合理地分解成多個(gè)小任務(wù)，就是學(xué)生在頭腦中建立思維導(dǎo)圖的過(guò)程。任務(wù)分解的最終目的就是能夠解決問題。如圖5、圖6所示。

任務(wù)分解后，所有的小任務(wù)并不一定是一次性就能完成的，這就需要不斷地測(cè)試糾錯(cuò)，除了要有一定的編程能力，更要細(xì)心、耐心，還要有信心，這不僅是對(duì)學(xué)生編程能力的檢測(cè)，也是對(duì)學(xué)生完成任務(wù)過(guò)程中情感態(tài)度與價(jià)值觀的綜合衡量。通過(guò)“分解任務(wù)-完成每個(gè)小任務(wù)-測(cè)試糾錯(cuò)-解決問題”這一流程，學(xué)生不僅提升了編程能力，更學(xué)會(huì)了解決問題。

（三）培養(yǎng)思維，寓“新”于學(xué)

學(xué)習(xí)編程的過(guò)程也是培養(yǎng)思維的過(guò)程，思維能力得到提升就會(huì)促進(jìn)編程能力的提升。在課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以從以下兩個(gè)方面提升思維能力。

1.提升抽象思維（也叫邏輯思維）能力。簡(jiǎn)單地說(shuō)，抽象就是找到問題的本質(zhì)，過(guò)濾掉其他無(wú)關(guān)緊要的因素。仍以“星際大戰(zhàn)”為例，教師在培養(yǎng)學(xué)生提升抽象思維能力時(shí)，可以利用思維導(dǎo)圖來(lái)引導(dǎo)學(xué)生從哪幾個(gè)方面思考，如圖7所示。有了思維導(dǎo)圖，學(xué)生可以很清晰地了解分解的小任務(wù)和每個(gè)任務(wù)該如何完成。

2.創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。擁有了好奇心和編程能力，就擁有了創(chuàng)造力。學(xué)生對(duì)于“小游戲”總是有很多自己的想法，因此在學(xué)習(xí)中創(chuàng)新也成了他們樂此不疲的事。仍以“星際大戰(zhàn)”為例，課堂上給學(xué)生演示的小游戲，戰(zhàn)機(jī)只可以上下左右移動(dòng)，并不能發(fā)射子彈。但學(xué)生在拓展練習(xí)的時(shí)候，自己就會(huì)主動(dòng)進(jìn)行小創(chuàng)新，如增加了計(jì)分功能、敵機(jī)發(fā)射子彈、敵機(jī)遇到戰(zhàn)機(jī)就死亡、對(duì)戰(zhàn)機(jī)復(fù)活的次數(shù)限制等功能。當(dāng)然，如果想讓學(xué)生一開始就更有創(chuàng)意地設(shè)計(jì)程序，那么教師一定要在思維導(dǎo)圖這一環(huán)節(jié)多費(fèi)心思，比如可以設(shè)計(jì)成留白形式，如圖8。

（四）交流評(píng)價(jià)，寓“享”于學(xué)

1.思維分享。前文分析過(guò)，高段學(xué)生已具有“說(shuō)出其解決問題的過(guò)程和采用的方法”的自我監(jiān)控的認(rèn)知能力。這個(gè)時(shí)候，教師不妨引導(dǎo)學(xué)生將自己的成果分享給全班，如果課堂時(shí)間比較緊張，就可以以小組的形式分享給小組的其他小伙伴。假設(shè)40人的班級(jí)，如果有一半的孩子都有不同的想法，在分享思維后，每個(gè)孩子都會(huì)有20多種想法，可以想象，這場(chǎng)思維的交流和共享對(duì)孩子們編程能力的提升有多么大的影響呀！

2.成果共享。在任務(wù)設(shè)計(jì)完成、調(diào)試成功后，那種成就感對(duì)孩子們不言而喻。但如果此時(shí)學(xué)生們各顧各地忙著“玩”，恐怕錯(cuò)失了提高編程能力的大好時(shí)機(jī)。那么就讓他們展示出來(lái)吧！大膽去想，放手去做，大聲去講，有的同學(xué)會(huì)越講越興奮，越講想法越多，成就感越強(qiáng)；當(dāng)然，也有講著講著發(fā)現(xiàn)問題的，那么就回去繼續(xù)修改調(diào)試，調(diào)試好了還可以再來(lái)分享。教師在成果分享時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)成果自評(píng)，同學(xué)間相互評(píng)價(jià)，適時(shí)地給予鼓勵(lì)性的評(píng)價(jià)。漸漸地，孩子們學(xué)會(huì)了對(duì)比不同成果的異同，能夠十分準(zhǔn)確地說(shuō)出關(guān)鍵差異，進(jìn)而優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)程序，這樣，孩子們就在分享中提升了編程能力。

“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索?！彪m然Scratch這門課程開設(shè)的時(shí)間并不長(zhǎng)，但通過(guò)提高編程能力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)和培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力的教學(xué)實(shí)踐會(huì)一直繼續(xù)。

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