基于“Swift Playgrounds游戲式編程教學(xué)”的學(xué)生計算思維培養(yǎng)探索

黃玲

從小培養(yǎng)孩子計算思維已然成為全球的教育趨勢，Swift Playgrounds趣味性強(qiáng)、適合零基礎(chǔ)學(xué)生。教學(xué)研究表明，該軟件適合面向小學(xué)生，并能有效地培養(yǎng)和提升小學(xué)生的計算思維能力。本研究著力于探究Swift編程教學(xué)在三年級學(xué)生課堂中實(shí)現(xiàn)的可能性和效果。

一、緒論

研究目的：計算思維能力是信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)的重要組成要素，是學(xué)生認(rèn)識和解決問題的基本能力。筆者有幸參加了蘋果教育舉辦的Swift Playgrounds的教學(xué)培訓(xùn)，Swift Playgrounds的圖形化界面降低了編程的入門難度，游戲化方式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題、流程問題等，從而培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。限于硬件的限制，筆者選拔了自主擁有Ipad的學(xué)生組成社團(tuán)，進(jìn)行教學(xué)活動。

二、研究綜述

（一）相關(guān)概念界定

1.小學(xué)生計算思維

2018年，ISTE發(fā)布了《計算思維能力標(biāo)準(zhǔn)》，這是第一次以計算思維命名能力標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)大多數(shù)學(xué)者普遍認(rèn)同周以真教授在2011年對計算思維的定義，即“計算思維是一種解決問題的思維過程，能夠清晰、抽象地將問題和解決方案用信息處理代理所能有效執(zhí)行的方式表達(dá)出來”。

2.游戲化編程

近年來，游戲化編程越來越多地被關(guān)注，游戲化編程中的圖形化編程環(huán)境使學(xué)生易上手，通過游戲化教學(xué)、問題解決式推動、可視化反饋來培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.關(guān)于小學(xué)生計算思維的國內(nèi)外研究

截至2020年5月31日，筆者在中國知網(wǎng)（CNKI）相關(guān)數(shù)據(jù)庫中檢索到與“計算思維”相關(guān)的期刊文獻(xiàn)2530篇，其中與“小學(xué)”相關(guān)的全部文獻(xiàn)僅有7篇。

2.關(guān)于游戲化編程教學(xué)的國內(nèi)外研究

游戲化編程軟件很大程度上改變了學(xué)生在計算思維中的能力維度，但是對于教學(xué)影響等其他研究仍然非常少。

3.關(guān)于Swift Playgrounds的研究

知網(wǎng)檢索顯示，關(guān)于Swift Playgrounds的期刊文獻(xiàn)僅5篇，表明國內(nèi)的研究十分匱乏，而國外對此的研究實(shí)施已相對先行。

三、 Swift Playgrounds計算思維培養(yǎng)模式研究設(shè)計

根據(jù)皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論中“小學(xué)生正處于具體運(yùn)算向形式運(yùn)算轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵期”，本研究采用游戲任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法。教學(xué)過程以學(xué)生為主體，分為課前、課中兩個部分，圍繞計算思維、計算觀念、計算時間等三方面，構(gòu)建小學(xué)生Swift Playgrounds計算思維培養(yǎng)模式。

（一）課前導(dǎo)學(xué)案

課前，教師圍繞本節(jié)課教學(xué)知識點(diǎn)發(fā)出一個游戲挑戰(zhàn)——指令連連看。學(xué)案中，教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容從易到難依次給出一個簡筆畫小動物，讓學(xué)生在紙上寫出完整的動物的指令代碼串，讓學(xué)生在課前就初步理解指令的作用和使用方法。

（二）課中任務(wù)驅(qū)動

課堂上，教師根據(jù)本節(jié)課知識點(diǎn)和學(xué)習(xí)任務(wù)，通過讀任務(wù)、確定目標(biāo)，指導(dǎo)學(xué)生將抽象問題逐步分解，讓學(xué)生體驗解決問題的過程。結(jié)合合作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，學(xué)生以流程圖方式記錄問題確認(rèn)、如何解決問題等整個流程。

四、教學(xué)實(shí)踐

以《最短路線》為例，闡述教學(xué)過程。本節(jié)課是命令章節(jié)中用來檢驗學(xué)生命令學(xué)習(xí)的一節(jié)內(nèi)容，學(xué)生通過學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確理解代碼語義，找到程序錯誤并能修復(fù)程序。

（一）導(dǎo)學(xué)案，引新知

課前，教師通過學(xué)習(xí)群向?qū)W生發(fā)送學(xué)習(xí)教案，里面包含一份“小狗連連看”的任務(wù)單。

（二）分解任務(wù)，流程分析

教師根據(jù)課前導(dǎo)學(xué)案的任務(wù)完成情況進(jìn)行講解和評價。同時，教師布置這節(jié)課任務(wù)“幫助迷路的Byte收集寶石并打開開關(guān)”，并帶領(lǐng)學(xué)生目標(biāo)解讀。20分鐘自主探索后，學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享自己的成果。

（三）分享交流

以小組為單位，比較不同組的代碼，讓學(xué)生思考哪組代碼更優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生有意識地優(yōu)化代碼，尋求解決問題的最優(yōu)途徑。

此課程在社團(tuán)班級開設(shè)了20節(jié)課，26名學(xué)生全程參與學(xué)習(xí)。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，80%的學(xué)生能順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，其中30%的學(xué)生能較好地達(dá)到目標(biāo)。與此同時，83%的學(xué)生在邏輯語言的表達(dá)上得到相應(yīng)的提高，學(xué)會使用“當(dāng)……”“然后”等語句表達(dá)自己的觀點(diǎn)，逐漸形成“明確目標(biāo)—分解任務(wù)—算法實(shí)現(xiàn)—調(diào)試排錯”。

五、不足之處

反思整個研究過程，筆者認(rèn)為存在以下不足之處，即缺乏課后的學(xué)習(xí)互動。在接下來的教學(xué)探索中，筆者將適當(dāng)加入課后教學(xué)，如可以嘗試通過建立學(xué)習(xí)社區(qū)，提供交流分享的平臺，進(jìn)而形成良性循環(huán)。