小學(xué)低年段伙伴結(jié)對編程教學(xué)與實踐研究

李照 王麗麗 孫靜

從信息技術(shù)學(xué)科的結(jié)構(gòu)來看，算法與程序設(shè)計是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)，但三年級才進(jìn)入國家課程。教師在低年段教學(xué)中該以什么為抓手呢？為架起學(xué)生現(xiàn)在和未來之間的橋梁，筆者選擇圖形化編程為切入口，借助圖形化編程軟件在低年段開展編程教學(xué)，讓學(xué)生了解什么是算法，用算法去解釋常見的現(xiàn)象，用程序?qū)⑺惴〝?shù)字化，進(jìn)而學(xué)會用算法去解決未知的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，為了解未來智能生活的底層架構(gòu)做鋪墊。

伙伴結(jié)對學(xué)編程的定義及意義

1.定義

伙伴結(jié)對學(xué)編程是將伙伴學(xué)習(xí)和結(jié)對編程有效結(jié)合，運用在編程教學(xué)中的一種合作學(xué)習(xí)形式。兩位學(xué)生并肩坐在一臺計算機(jī)前，一人操作計算機(jī)，負(fù)責(zé)編程，一人負(fù)責(zé)“導(dǎo)航”，檢測BUG和把控整體設(shè)計，合作完成同一個設(shè)計、同一個算法，同一段代碼或同一組測試。這樣既可以實現(xiàn)學(xué)生能力上的互補(bǔ)，有效減少BUG，降低學(xué)習(xí)成本，又能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)會分工合作、溝通交流。

2.意義

（1）有助于學(xué)生認(rèn)知能力的發(fā)展

在伙伴結(jié)對學(xué)編程中，在分析討論、語言爭辯、認(rèn)知沖突、傾聽發(fā)言等交互活動中能引發(fā)學(xué)生高質(zhì)量的認(rèn)知理解，針對同一任務(wù)的不同見解有利于培養(yǎng)學(xué)生互相學(xué)習(xí)的習(xí)慣，提升學(xué)習(xí)效率。

（2）有利于學(xué)生情感的發(fā)展

在伙伴結(jié)對學(xué)編程中，對角色的分配，對設(shè)備使用先后的溝通，對完成任務(wù)的順序問題，以及是否要上臺演示，對伙伴的課堂行為進(jìn)行評價，都需要兩人交流，這有助于促進(jìn)學(xué)生情感的發(fā)展，以及團(tuán)隊合作和人際交往能力的發(fā)展。

（3）提高學(xué)生學(xué)習(xí)編程的積極性

通過伙伴結(jié)對學(xué)編程，學(xué)生從口頭發(fā)指令、紙上寫指令控制同伴機(jī)器人行為到在iPad上組合圖標(biāo)控制角色運動，發(fā)現(xiàn)編程原來如此簡單，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，能為后續(xù)學(xué)習(xí)指令型編程做好過渡。

伙伴結(jié)對學(xué)編程的機(jī)制

1.積極互賴的動力機(jī)制

營造一種群體歸屬感，獲得同伴的信任，讓學(xué)生感受到伙伴是自己的朋友，不排斥與伙伴合作。在初期，教師按座位指定兩人結(jié)對。后期，兩人會主動結(jié)成一對共同學(xué)習(xí)，對同伴充滿信任和期待。

2.機(jī)會平等的運行機(jī)制

每個人的能力強(qiáng)弱各不相同，吸收知識的快慢也不同，通過教師硬性安排以及學(xué)生自主創(chuàng)作的彈性安排，為每個人創(chuàng)造平等的機(jī)會。角色交換有利于學(xué)生從不同的角度去考慮問題。

3.共同發(fā)展的認(rèn)知機(jī)制

結(jié)對編程教學(xué)效果的評價對結(jié)對編程的成功實施有很大的促進(jìn)作用。通過搭檔之間的相互評價和自我評價，教師可以客觀地了解每個搭檔的學(xué)習(xí)狀況。結(jié)對編程的兩人同時上臺演示，同時得到掌聲，以團(tuán)隊的形式給予肯定，讓每個人體驗到成功，認(rèn)知得到發(fā)展。

選擇適切的教學(xué)內(nèi)容

該課程以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)為核心，面向全體學(xué)生，從學(xué)生的認(rèn)知特征出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊的現(xiàn)象，并進(jìn)行分析、抽象、模擬、創(chuàng)新，為學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會合作奠定基礎(chǔ)，發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢，拓展學(xué)生的視野。在內(nèi)容的選擇上，以實踐性、時代性、趣味性和發(fā)展性為原則，嵌入學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗，充分利用生活中的資源、題材組織學(xué)生學(xué)習(xí)。具體內(nèi)容如右表所示。

實施路徑

筆者自2020年9月份開始，隨機(jī)選擇二年級六個班學(xué)生開展圖形化編程教學(xué)，在總結(jié)教學(xué)過程中的經(jīng)驗和問題基礎(chǔ)上，提出了伙伴結(jié)對編程教學(xué)明確的步驟。

1.結(jié)對分組，分配角色

在編程起始課上，教師通過對話引入兩種角色——程序員、機(jī)器人。程序員編寫程序來控制機(jī)器人，機(jī)器人負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，學(xué)生通過討論確定自己的身份。在實際操作時，程序員寫程序，機(jī)器人監(jiān)督，兩人根據(jù)自己的任務(wù)切換角色。隨著學(xué)生的自我管理以及伙伴協(xié)商能力的發(fā)展，角色分配從教師指定變?yōu)樽杂汕袚Q。

2.還原生活，體驗程序

通過熱身活動與學(xué)生互動，喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。程序體驗，描述程序的基本結(jié)構(gòu)、背景、角色及其主要事件。師生分析，明確本節(jié)課要達(dá)到的目標(biāo)。

以“教室尋寶”熱身活動為例，一人做程序員，一人做機(jī)器人。機(jī)器人站在教室門口，佩戴眼罩，根據(jù)程序員的“向前、向后、向左、向右”指令尋到教師藏好的福袋。

在活動中，學(xué)生兩個人商定自己的角色，可以折射出上課時兩人分工的影子。學(xué)生戴上眼罩后，會對空間產(chǎn)生恐懼感。這時候伙伴清晰的指令能給其帶來安慰，讓學(xué)生明確伙伴的重要性，感受到合作的魅力。

以《摘桃子》為例，梳理出來的結(jié)構(gòu)如下：當(dāng)桃子被點擊時，晃動（向左轉(zhuǎn)、向右轉(zhuǎn)），向下，等待1秒，回到樹上。學(xué)生結(jié)合板書，將桃子的事件用語言和流程圖描述清楚，為編程做好鋪墊。

3.分析任務(wù)，創(chuàng)編程序

教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要，分解成一個個的小任務(wù)。任務(wù)分配要具體到個人，以便于后續(xù)角色交換。程序員先負(fù)責(zé)編寫，機(jī)器人負(fù)責(zé)監(jiān)督，有問題時指出。然后機(jī)器人再編寫，程序員監(jiān)督，兩人合作完成程序。教師組織問題反饋，速度快的組可以進(jìn)行創(chuàng)意發(fā)揮，做出更有趣的程序。

4.作品展示，交流評價

學(xué)生以組為單位展示自己的作品，講解每個人在程序中完成的工作。學(xué)生從角色互換、合作交流、認(rèn)知發(fā)展、技能提升以及伙伴互助五個方面來評定兩人的表現(xiàn)，每一項20分。

實施建議

1.養(yǎng)成良好習(xí)慣

課堂上，經(jīng)常會出現(xiàn)兩人同時沉浸在編程中而忽略了聽課，或者聽講時不再操作計算機(jī)的現(xiàn)象，因此，教師應(yīng)明確要求學(xué)生養(yǎng)成良好的聽課習(xí)慣。

2.形成規(guī)則意識

在進(jìn)行伙伴結(jié)對學(xué)編程時，大多數(shù)學(xué)生需要教師的密切監(jiān)控和監(jiān)督，因此，教師必須確保團(tuán)隊在結(jié)對編程中按預(yù)先設(shè)定的規(guī)則與目標(biāo)去執(zhí)行編程工作。

3.明確學(xué)習(xí)任務(wù)

在學(xué)生初次接觸編程時，教師需要明確兩個人對任務(wù)的重要性是相同的，同時，分工應(yīng)明確一些，明確程序員、監(jiān)督員分別需要完成哪些任務(wù)。受限于低年段學(xué)生的認(rèn)知能力和接收水平，任務(wù)的分解不能過粗，要分析到位。如果任務(wù)難度過大，會讓學(xué)生產(chǎn)生挫敗感。

結(jié)語

好的課程一手聯(lián)通知識，一手成就學(xué)生。在低年段開展伙伴結(jié)對學(xué)編程教學(xué)，對教師意味著挑戰(zhàn)，教師需要挑選軟件，確定內(nèi)容，嘗試教學(xué)，調(diào)整任務(wù)，反思教學(xué)效果。但對學(xué)生來說，這是一個學(xué)習(xí)解決問題與創(chuàng)作的機(jī)遇。他們從觀察現(xiàn)象入手，分析程序，模仿程序，逐步解決程序中的問題，進(jìn)而能創(chuàng)造性地改寫程序，激活思維。