基于App Inventor培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的教學(xué)策略研究

李麗榮

摘 要：信息技術(shù)課程是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的一種重要方式，編程教育是發(fā)展學(xué)生計算思維的一種重要載體。文章針對基于App Inventor培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的教學(xué)策略展開探究，提出了通過課前案例體驗，在表達(dá)與聯(lián)系中培養(yǎng)計算思維;以任務(wù)為驅(qū)動，在開發(fā)程序中培養(yǎng)計算思維;作品調(diào)試完善，在糾錯實踐中培養(yǎng)計算思維的教學(xué)策略，希望能夠進(jìn)一步推進(jìn)基于App Inventor培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的教學(xué)，為廣大教師提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：App Inventor;小學(xué)生;計算思維;教學(xué)模式

任友群等指出，“中小學(xué)信息技術(shù)課程是信息技術(shù)教育的基本途徑，應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時代特征，承擔(dān)起發(fā)展學(xué)生計算思維的重要任務(wù)?！眹鴦?wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，逐步開展全民智能教育項目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育[1]?！蛾P(guān)于政協(xié)十三屆全國委員會第三次會議》中明確提出要將編程教育融入小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)當(dāng)中，幫助學(xué)生樹立信息意識、發(fā)展計算思維，并對小學(xué)生的信息素養(yǎng)培育表示高度重視[2]。在App Inventor教學(xué)之前，教材側(cè)重點是系統(tǒng)基礎(chǔ)操作及辦公軟件的應(yīng)用等，教學(xué)時主要是教師先示范操作，學(xué)生再上機模仿操作。這種課堂模式也被很多教師應(yīng)用到App Inventor的編程教學(xué)中，不僅缺乏啟發(fā)式教學(xué)和有效的師生互動交流，更是難以對學(xué)生的計算思維能力進(jìn)行有效培養(yǎng)。對此，有必要研究App Inventor的教學(xué)策略，促進(jìn)小學(xué)生計算思維的培養(yǎng)。

一、計算思維與App Inventor的含義

2016年8月計算機科學(xué)教師協(xié)會（CSTA）認(rèn)為：“計算思維是一種解決問題的方法，從計算機科學(xué)領(lǐng)域擴展到所有學(xué)科，為利用計算機解決問題提供了分析問題和設(shè)計解決方案的獨特方法?！蔽覈镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年）》提出：計算思維是指個體運用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。綜上所述，計算思維是面對問題時，個體能夠運用計算機工作的思想方法，收集信息進(jìn)行問題分析，形成解決問題的方案并實施，在實施中迭代修正，最終解決問題的思維活動。

App Inventor是一款開發(fā)移動應(yīng)用的編程工具，編寫代碼就像“搭積木”一樣，它將組件和邏輯的語言、命令等封裝成不同顏色的“積木塊”，只需要拖拽相關(guān)組件完成程序的外觀設(shè)計，然后在邏輯設(shè)計中拖拽和拼接對應(yīng)“積木塊”（即代碼塊）實現(xiàn)程序的編寫，最后進(jìn)行連接測試就可以完成一個編程作品。小學(xué)生在編程過程中就像搭建樂高玩具一樣簡單有趣，思維能夠得到有效拓展，其便捷性對于小學(xué)生的編程學(xué)習(xí)來說具有重要的應(yīng)用意義。

二、基于App Inventor培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的教學(xué)策略

（一）課前案例體驗，在表達(dá)與聯(lián)系中培養(yǎng)計算思維

麻省理工學(xué)院媒體實驗室將計算思維分成三個維度：計算概念、計算實踐和計算觀念。其中計算觀念由表達(dá)、聯(lián)系和質(zhì)疑三個部分構(gòu)成，是開發(fā)者在使用編程工具開發(fā)程序的過程中不斷形成的對自己與他人關(guān)系、自己與世界關(guān)系的理解。在開展App Inventor教學(xué)時，教師可通過創(chuàng)設(shè)情境，組織學(xué)生在情境中體驗案例，讓學(xué)生立足于問題本身，經(jīng)由學(xué)生的自身經(jīng)驗聯(lián)系知識分析案例的功能，從復(fù)雜的問題中總結(jié)出關(guān)鍵的信息和特征，從而培養(yǎng)計算思維的計算觀念。例如，在“我的播放器”的開發(fā)案例中，教師提前制作好apk文件，在課堂上引導(dǎo)學(xué)生下載并在模擬器中打開進(jìn)行體驗，例如分別單擊“播放”“暫停”按鈕或者拖動“音量”的滑動條。通過這一活動，讓學(xué)生在聽音樂的過程中，切實體驗項目中涉及的知識內(nèi)容，然后教師再層層遞進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生思考分析如何制作一個“我的播放器”APP：“‘我的播放器’中應(yīng)具備哪些功能？”“界面是怎么布局的？”“需要哪些組件？”“需要設(shè)置組件的哪些屬性？”。學(xué)生通過展開充分的探討和思考，在表達(dá)、聯(lián)系和質(zhì)疑的過程中培養(yǎng)了計算觀念，進(jìn)而促進(jìn)計算思維能力的提升。

（二）以任務(wù)為驅(qū)動，在開發(fā)程序中培養(yǎng)計算思維

計算概念是計算思維的維度之一，它由順序、循環(huán)、并行、事件、條件、運算符、數(shù)據(jù)七個部分構(gòu)成，是學(xué)生使用編程工具創(chuàng)建作品時需熟練運用并不斷加深理解的一組概念性知識。在App Inventor的探究新知環(huán)節(jié)中，教師可通過任務(wù)驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生在任務(wù)探究中掌握組件設(shè)計與邏輯設(shè)計的順序關(guān)系、邏輯設(shè)計相關(guān)編程知識的同時，加強對計算思維的訓(xùn)練。例如，在“我的播放器”項目開發(fā)設(shè)計中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對“我的播放器”程序的功能、界面、用戶交互方面的設(shè)計以及邏輯代碼塊的搭建進(jìn)行算法模型的構(gòu)建，讓學(xué)生明確組件設(shè)計與邏輯設(shè)計的順序關(guān)系，先有組件才能自動生成相關(guān)組件的代碼塊，從而培養(yǎng)學(xué)生的計算概念。因此，在教學(xué)中，教師可以將程序的開發(fā)任務(wù)分為兩部分，即組件設(shè)計和邏輯設(shè)計。在組件設(shè)計中，教師可以設(shè)置相應(yīng)任務(wù)：“導(dǎo)入aia文件，在組件設(shè)計中添加音頻播放器和滑動條組件，并重命名和設(shè)置屬性”，同時提供學(xué)法指引，“自學(xué)課本;看導(dǎo)學(xué)案;看微課;小組互助”。以任務(wù)為驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生展開程序開發(fā)的組件設(shè)計，強化學(xué)生對知識內(nèi)容的理解，在實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的同時，對學(xué)生的計算思維展開訓(xùn)練。而在邏輯設(shè)計環(huán)節(jié)，教師設(shè)置任務(wù)：“在邏輯設(shè)計中，編寫程序，實現(xiàn)單擊‘播放’按鈕就播放音頻;單擊‘暫?！粹o就暫停播放音頻;拖動‘滑動條’的滑塊控制音量大小”，將“我的播放器”程序分解成程序可以解決的三個問題：播、停、調(diào)。播即播放，停即暫停，調(diào)即調(diào)整音量大小。這樣就把子問題進(jìn)行抽象建模成了App Inventor的程序設(shè)計語言。把實際問題轉(zhuǎn)化為程序?qū)崿F(xiàn)，再把程序分解為各自獨立的算法，這是并行處理思想的體現(xiàn)。無論是播、停還是調(diào)，每個組件的代碼段都是相對獨立的，也體現(xiàn)了計算思維的并行處理思想，從而使學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動開發(fā)程序的過程中培養(yǎng)了計算思維。

（三）作品調(diào)試完善，在糾錯實踐中培養(yǎng)計算思維

在App Inventor程序完成組件設(shè)計和邏輯設(shè)計后，一般還需連接調(diào)試程序。學(xué)生通過移動應(yīng)用的界面作品效果進(jìn)行自我糾錯、迭代完善，這一過程中學(xué)生的糾錯思維將會得到一定的訓(xùn)練。例如學(xué)生在連接調(diào)試時發(fā)現(xiàn)了問題，在教師或小組協(xié)作下，學(xué)會分析問題：“是組件設(shè)計的相關(guān)組件屬性設(shè)置不正確，還是邏輯設(shè)計的代碼塊運用不正確，或者兩者均有？……”然后需要不斷地進(jìn)行調(diào)試和糾錯，直到程序完成。這一過程是學(xué)生運用計算思維分析和解決問題的過程，是計算思維培養(yǎng)的過程。同時，教師還可以挑選出一些存在典型錯誤的問題作品作為案例，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的問題，并展開充分分析，思考并通過實踐解決這些問題。在作品的迭代測試、調(diào)試、再創(chuàng)作中，正是計算思維的計算實踐維度的體現(xiàn)。因此，通過作品的調(diào)試，能夠促使學(xué)生的計算思維在糾錯實踐中得以培養(yǎng)。

三、結(jié)語

小學(xué)生開發(fā) App Inventor程序時，需要先對需求進(jìn)行分析、表達(dá)和質(zhì)疑，明確任務(wù)，然后通過拖拽、拼湊App Inventor“積木塊”來完成編程，在不斷回溯和糾錯中開發(fā)出滿足需求的程序，在這個過程中，計算思維在不知不覺中滲透到小學(xué)生的潛意識里。由此可見，基于App Inventor培養(yǎng)小學(xué)生的計算思維有其獨特的優(yōu)勢。不過，本文所涉及的只是對計算思維三個維度的分析，想要真正培養(yǎng)小學(xué)生的計算思維，僅靠一個編程工具或者信息技術(shù)課程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，對小學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]顧俊.小學(xué)低年級計算思維啟蒙課程開發(fā)與實踐研究[D].上海師范大學(xué)，2020.

[2]朱從娜.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年）[M].人民教育出版社，2018：6.

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