基于兒童中文編程的項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與實(shí)施

江蘇省徐州市鼓樓區(qū)民主實(shí)驗(yàn)學(xué)校 陳 芳 喬 晶

在人工智能高速發(fā)展的數(shù)字時(shí)代，編程教育越來越受到關(guān)注，許多歐美國家都把編程教育納入小學(xué)階段日常課程，認(rèn)為編程就像識字看書一樣重要，已經(jīng)是這個(gè)時(shí)代公民應(yīng)必備的技能和素養(yǎng)。在我國，編程教育大都采用英語作為編程語言進(jìn)行教學(xué)，但對于母語為漢語、尚未能熟練使用英語的我國少年兒童來說，語言是學(xué)習(xí)編程的最大障礙。由于沒有母語的支持，編程教育往往起步較晚。為破解這一難題，本著“教育既要關(guān)注當(dāng)下又要面向未來”的教育觀念，我校于2018年使用我國具有重大發(fā)明成果的“中文代碼漢語編程”，開展兒童中文編程課程，讓學(xué)生從小就用母語學(xué)習(xí)掌握編程工具，盡早實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)基礎(chǔ)教育編程的普及性開展。

眾所周知，編程的學(xué)習(xí)是通過編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)人與電腦對話的過程，這個(gè)過程往往是枯燥的。為了激發(fā)并保持學(xué)生濃厚的興趣，我們從問題的提出出發(fā)，將學(xué)生置身于真實(shí)的學(xué)習(xí)或生活場景，提煉出富有挑戰(zhàn)的學(xué)生感興趣的驅(qū)動任務(wù)，在動態(tài)的學(xué)習(xí)中確立清晰的任務(wù)目標(biāo)，規(guī)劃任務(wù)，體驗(yàn)完整過程，最終完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)或者解決某個(gè)問題，并進(jìn)行成果展示，使學(xué)生在不斷的親身實(shí)踐經(jīng)歷中開展實(shí)際發(fā)生的深度學(xué)習(xí)。這個(gè)過程通常具備六個(gè)特點(diǎn)：信息獲取、實(shí)踐體驗(yàn)、團(tuán)隊(duì)合作、系統(tǒng)理解、解決問題、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，這些都與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的特征相一致。基于此，我們提出了借助兒童中文編程解決問題的項(xiàng)目開發(fā)研究，并獲得省級規(guī)劃立項(xiàng)課題。我們通過本課題的實(shí)施，借助兒童中文編程信息技術(shù)平臺，打破學(xué)科壁壘，開發(fā)指向?qū)W生素養(yǎng)發(fā)展的項(xiàng)目活動，將核心知識融入項(xiàng)目學(xué)習(xí)，將學(xué)生真實(shí)所需與知識、體驗(yàn)、感知建立連接，更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

一、基于兒童中文編程項(xiàng)目學(xué)習(xí)的實(shí)施過程

基于兒童中文編程的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，是在實(shí)際真實(shí)生活中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，設(shè)定一個(gè)具體的明確的項(xiàng)目任務(wù)，動手實(shí)踐并主動尋求解決問題的方案，最終借助編程技術(shù)來完成作品的成果展示，從而達(dá)成解決實(shí)際問題的目的。

（一）確立項(xiàng)目主題

人工智能社會時(shí)代，編程的學(xué)習(xí)已經(jīng)成為不可逆的發(fā)展趨勢。學(xué)生學(xué)習(xí)編程不單純是為了學(xué)習(xí)算法、代碼，更多的是為了培養(yǎng)學(xué)生豐富而科學(xué)的思維方式，提升創(chuàng)新能力，讓他們以后在生活和學(xué)習(xí)中，能夠運(yùn)用科學(xué)思維解釋身邊的現(xiàn)象、解決身邊的問題。精心設(shè)計(jì)的高質(zhì)量的項(xiàng)目內(nèi)容是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的載體，如何立足信息技術(shù)編程教育，創(chuàng)設(shè)情境，聚焦關(guān)鍵能力和知識，運(yùn)用編程技術(shù)工具去解決項(xiàng)目中的實(shí)際問題，設(shè)計(jì)開發(fā)有質(zhì)量的項(xiàng)目活動，是著重要思考的問題。建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)的目標(biāo)應(yīng)形成在學(xué)習(xí)的全部過程中，由學(xué)習(xí)者自己設(shè)定，學(xué)習(xí)目標(biāo)的形成與學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生的真實(shí)性任務(wù)有關(guān)。在學(xué)習(xí)的進(jìn)程中，學(xué)習(xí)者可以從學(xué)習(xí)的需要出發(fā)，根據(jù)自己的個(gè)人興趣和生活學(xué)習(xí)中的問題來選擇自己的項(xiàng)目，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的機(jī)會，最終取得成功。因此，基于兒童中文編程的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，應(yīng)具備項(xiàng)目活動的真實(shí)性、知識的融合性、過程的創(chuàng)新性、價(jià)值的實(shí)用性四個(gè)特點(diǎn)。

（1）真實(shí)性。以學(xué)生為本，尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中的主體地位，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際生活背景和親身體驗(yàn)，將生活中現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為問題。從學(xué)生的視角、經(jīng)驗(yàn)、需要來選擇提煉出真實(shí)生成的活動內(nèi)容主題。

（2）融合性。知識之間不是割裂的，而是相互交叉、滲透、融合的，在問題解決的過程中，注重學(xué)生的知識經(jīng)驗(yàn)的整合和跨學(xué)科知識的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生整體性、系統(tǒng)性思維能力和跨學(xué)科的思維習(xí)慣，從而讓學(xué)生充分理解知識，讓深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

（3）創(chuàng)新性。結(jié)合所學(xué)編程技術(shù)，把抽象的編程與生活實(shí)際結(jié)合起來，讓學(xué)生自己去找一找能夠運(yùn)用編程解決的生活中問題，通過信息收集篩選將項(xiàng)目實(shí)踐活動與科學(xué)創(chuàng)新結(jié)合起來。關(guān)注電腦編程技術(shù)的應(yīng)用，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，有選擇地開發(fā)獨(dú)具特色的項(xiàng)目活動。

（4）實(shí)用性。在項(xiàng)目活動設(shè)計(jì)開發(fā)中我們一直堅(jiān)持將項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果與學(xué)生實(shí)際需求相勾連原則，最大限度調(diào)動學(xué)生主動探究和實(shí)踐的興趣，引發(fā)學(xué)生思考和操作，為項(xiàng)目活動注入持久的動力，讓學(xué)生享受深度學(xué)習(xí)的樂趣，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的價(jià)值。

例如，學(xué)校新建了“火星農(nóng)植園”，里面栽種了許多蔬菜，上學(xué)期間由學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行澆水管理，可是每逢寒暑假，尤其是疫情期間校園實(shí)行封閉管理，學(xué)生無法到校及時(shí)澆水，菜園子就由學(xué)校的保安代為管理了，但是長期這樣下去肯定不是最好的解決辦法，有沒有最佳方案呢？我們及時(shí)組織學(xué)生展開討論。他們提出了以下問題：（1）能否設(shè)計(jì)安裝自動灌溉的儀器來解決這個(gè)問題？（2）每個(gè)菜園子的面積都是不一樣的，自動灌溉器的噴射距離可以調(diào)節(jié)嗎？（3）各種蔬菜澆水的周期和時(shí)間是不一樣的，最終如何通過編程來控制澆水的時(shí)間段，達(dá)到既能及時(shí)澆灌，又能保證澆水量的適度？依據(jù)這些真實(shí)所需的問題，項(xiàng)目組成員及時(shí)推出了“自動灌溉器”的項(xiàng)目活動。

(二）制定項(xiàng)目方案

有了項(xiàng)目主題，就要進(jìn)入項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程。在這一環(huán)節(jié)，需要將項(xiàng)目學(xué)習(xí)的基本要素融入其中。我校根據(jù)PBL設(shè)計(jì)了項(xiàng)目開發(fā)方案，包含項(xiàng)目簡介、背景分析、研究目標(biāo)以及學(xué)習(xí)活動進(jìn)度安排。

例如，“自動接水器”項(xiàng)目開發(fā)方案，見下表。

（三）項(xiàng)目具體實(shí)施

根據(jù)項(xiàng)目開發(fā)方案的活動設(shè)計(jì)，就進(jìn)入了項(xiàng)目學(xué)習(xí)的實(shí)施過程。實(shí)施過程主要由入項(xiàng)活動、項(xiàng)目進(jìn)程、公開成果以及評價(jià)反思這四個(gè)部分組成。

（1）入項(xiàng)活動。教師創(chuàng)設(shè)具體情境，引起學(xué)生研究興趣或認(rèn)知沖突。小組共同制定解決方案和研究計(jì)劃，明確分工及任務(wù)。

（2）項(xiàng)目進(jìn)程。教師根據(jù)研究內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)，幫助學(xué)生搭建學(xué)習(xí)腳手架，共同經(jīng)歷探究過程。學(xué)生根據(jù)研究計(jì)劃和步驟，運(yùn)用多種信息來源采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析和解釋，與同伴和教師討論、分析、比較，從而不斷調(diào)整解決任務(wù)的方案或策略。

（3）公開成果。舉行項(xiàng)目學(xué)習(xí)成果展，學(xué)生運(yùn)用在探究過程中獲得的信息或數(shù)據(jù)有理有據(jù)地表達(dá)見解。展示過程還邀請相關(guān)專家、學(xué)生家長及同伴參加，讓學(xué)生有儀式感和獲得感。

（4）評價(jià)反思。成果展示后，學(xué)生們回顧項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過程，通過自評、互評以及師評進(jìn)行過程性評價(jià)。同時(shí)，教師針對學(xué)生出現(xiàn)的共性問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，不斷提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

為了更好地實(shí)施項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動，學(xué)校還開發(fā)了適合學(xué)生使用的“項(xiàng)目學(xué)習(xí)手冊”。每一個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)手冊里面包含項(xiàng)目前言、研究過程和評價(jià)感悟三部分內(nèi)容。“項(xiàng)目學(xué)習(xí)手冊”既能夠指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究、科學(xué)寫作，又是過程性評價(jià)中的一部分內(nèi)容。

二、兒童中文編程項(xiàng)目學(xué)習(xí)的成果

（一）兒童中文編程項(xiàng)目學(xué)習(xí)的實(shí)施策略

為了將零散的問題和活動架構(gòu)成富有意義而且真實(shí)有效的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)課程,學(xué)校提出了“1+3”的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)施策略。

“1”是指依托綜合實(shí)踐活動課程,結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有條件,以“火星農(nóng)植園”為項(xiàng)目活動研究基地,尋找真實(shí)問題,開展研究活動,進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。

“3”指是將項(xiàng)目化學(xué)習(xí)理念與課堂內(nèi)、課堂外、校園外三者有機(jī)結(jié)合。課堂上:科學(xué)教學(xué)和信息教學(xué)中的項(xiàng)目化活動，開展主題系列案例的開發(fā)與實(shí)踐。課堂外:機(jī)器人社團(tuán)活動中的項(xiàng)目開發(fā)。校園外:學(xué)校以開放的姿態(tài)與社區(qū)、企業(yè)建立密切聯(lián)系,使項(xiàng)目活動成為共同教育目的而非學(xué)校內(nèi)部的閉環(huán)教育,充分利用地方的人、物、信息等優(yōu)勢。

（二）學(xué)習(xí)方式的改變

1.實(shí)現(xiàn)“團(tuán)隊(duì)合作”和協(xié)作學(xué)習(xí)

項(xiàng)目來源于真實(shí)生活中存在的問題,學(xué)生通過探究,最終產(chǎn)生指向問題解決的公開成果。學(xué)習(xí)活動以學(xué)生協(xié)作方式來進(jìn)行,為了學(xué)生的成功,教師給學(xué)生構(gòu)建了合作的環(huán)境:提前策劃、構(gòu)思如何分組才能讓學(xué)習(xí)更有效。

每個(gè)小組首先要制定一個(gè)目標(biāo)或者一個(gè)要達(dá)成的預(yù)期,圍繞目標(biāo)確定工作步驟和任務(wù)清單。接著進(jìn)行分工,小組中的每個(gè)成員都要明確各自的角色和職責(zé)。他們共同搜集學(xué)習(xí)資料,共同思考解決問題的方式。在活動中,學(xué)生學(xué)會了:如何清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)；當(dāng)組內(nèi)成員意見不統(tǒng)一時(shí),應(yīng)當(dāng)用什么方式進(jìn)行交流；如何用彼此尊重的方式繼續(xù)合作,保持項(xiàng)目的進(jìn)度。和他人共同合作,對自己負(fù)責(zé)、對小組其他成員負(fù)責(zé),這是培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力的絕佳機(jī)會,同時(shí)也有助于那些后進(jìn)生在合作中重拾自信。在這個(gè)過程中,教師不是在講臺上講課,而是編排操作指南,為學(xué)生搭建腳手架,提供足夠的支撐。教師更像是一個(gè)引導(dǎo)者,參與到每個(gè)小組中去,確保每個(gè)小組融洽的合作,達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

2.運(yùn)用工程思維來解決問題

面對真實(shí)情境中的真實(shí)問題,學(xué)生學(xué)會了以工程思維去解決問題:識別問題和制約因素、調(diào)查研究、形成概念、分析觀點(diǎn)、建立模型、測試優(yōu)化、溝通反思。教師引導(dǎo)學(xué)生參與、探究、解釋、詳細(xì)說明和評價(jià),鼓勵(lì)學(xué)生采用探究式的學(xué)習(xí)方式,在“測試優(yōu)化”階段不斷嘗試探索,找到核心問題的不同解決方法。學(xué)生以工程思維去思考和解決問題,有助于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。

3.促進(jìn)學(xué)生批判性思維的形成

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，教師抓住有利的機(jī)會,引導(dǎo)學(xué)生回頭看看已經(jīng)走過的路。學(xué)生真實(shí)地參與討論,了解他人的想法,思考這些想法給自己的啟示,從而不斷質(zhì)疑反思,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),商討下一步該如何做,達(dá)到優(yōu)化解決方法的目的。除此之外,學(xué)生在項(xiàng)目化活動中學(xué)會以批判性的眼光看待問題,從不同的角度出發(fā)思考問題,不以教師和課本為唯一標(biāo)準(zhǔn),不斷提升使用求證思維和邏輯思維來解決問題的能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的有效提升。

基于兒童中文編程項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，旨在讓兒童完整地體驗(yàn)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，不斷提升和發(fā)展兒童的核心素養(yǎng)。