策略引領(lǐng)，在高年級編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程思維

【摘要】工程思維是一種以系統(tǒng)分析為中心的籌劃思維，擁有工程思維的學(xué)生能夠系統(tǒng)地規(guī)劃解決問題的步驟，從而取得理想的效果。在高年級編程教學(xué)中，教師也應(yīng)當(dāng)有意識地借助問題組織合作活動，以鼓勵學(xué)生自主完成編程任務(wù)，并引導(dǎo)學(xué)生形成系統(tǒng)的思考方式，從而強(qiáng)化學(xué)生的工程思維。

【關(guān)鍵詞】編程；小學(xué)信息技術(shù)；工程思維

作者簡介：虞佳男（1993—），女，江蘇省蘇州市吳江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)花港迎春小學(xué)。

對學(xué)生進(jìn)行工程思維的培養(yǎng)，有利于學(xué)生形成全局觀、邏輯觀和方法觀，能讓學(xué)生意識到不同知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，并懂得以解決具體問題為方向，尋找實(shí)用和創(chuàng)新的解決方法。然而，在以往的教學(xué)中，一些教師“重理論，輕實(shí)踐”，將教育的重點(diǎn)放在理論知識的滲透上，較少組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，也較少鍛煉學(xué)生的解決問題能力和實(shí)踐操作能力［1］。筆者以為，在信息技術(shù)課程的教學(xué)中，教師有必要借助編程教學(xué)更新教學(xué)形式，以便學(xué)生在掌握編程知識、編程技能之余，逐步發(fā)展工程思維，提升各項能力。

一、巧借問題，明確目標(biāo)

要想引導(dǎo)學(xué)生基于工程思維學(xué)習(xí)編程知識，教師首先要做的就是幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。但是，倘若教師直接為學(xué)生安排編程學(xué)習(xí)任務(wù)，勢必會削弱學(xué)生的主體性，影響學(xué)生完成編程任務(wù)的積極性。問題能夠引發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的探索欲，透過對問題的分析，學(xué)生會逐步掌握隱藏在問題之下的基礎(chǔ)知識。因此，在編程課程中，教師可以借助生活情境引入實(shí)踐操作任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)踐操作任務(wù)中存在的問題，由此鼓勵學(xué)生尋找解決問題的方法，促使學(xué)生在清晰、明確方法的指引下，有目的地強(qiáng)化工程思維。

（一）創(chuàng)設(shè)情境，確定任務(wù)

信息技術(shù)的發(fā)展，使信息化的生活成為常態(tài)，而引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的計算機(jī)操作技術(shù)，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用計算機(jī)解決問題，也成為教師開展編程教學(xué)的重要目的。在培養(yǎng)學(xué)生工程思維時，教師不應(yīng)直接向?qū)W生提出編程任務(wù)，而是應(yīng)當(dāng)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行規(guī)劃和思考，讓學(xué)生自覺將積累的編程知識應(yīng)用于實(shí)際生活。為此，教師有必要為學(xué)生擬定編程任務(wù)的背景，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)，明確之后的學(xué)習(xí)方向。這樣，在完成學(xué)習(xí)活動后，學(xué)生也可以進(jìn)一步強(qiáng)化應(yīng)用思維，意識到應(yīng)將學(xué)到的編程知識應(yīng)用于實(shí)際生活。

比如，在“彈奏樂器”的教學(xué)中，教師便可以創(chuàng)設(shè)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生確定學(xué)習(xí)任務(wù)。在剛開始上課時，教師播放歌曲《Do Re Mi》，讓學(xué)生隨著熟悉的音樂集中注意力到新課上。隨后，教師提問：“我們班有同學(xué)演奏過樂器嗎？在演奏時，都需要什么呢？”學(xué)生結(jié)合自己的生活，回答了問題。學(xué)生回答后，教師繼續(xù)引導(dǎo)：“大家有沒有試過直接對著空氣進(jìn)行彈奏呢？”學(xué)生的好奇心被調(diào)動起來了，教師隨即播放視頻，讓學(xué)生看到“空氣琴”。在觀看后，學(xué)生會不由自主地提出“這是什么原理呢”“其中包含哪些技術(shù)呢“我是否也可以制作出空氣琴呢”等問題。由此，教師便可以引導(dǎo)學(xué)生明確“學(xué)習(xí)空氣琴的制作原理，并自主進(jìn)行空氣琴的制作”的學(xué)習(xí)任務(wù)。

教師根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗，為學(xué)生擬定學(xué)習(xí)任務(wù)的背景，能夠讓學(xué)生從現(xiàn)實(shí)情境出發(fā)，發(fā)現(xiàn)實(shí)踐操作任務(wù)和問題，從而在解決問題的過程中深度探究，這樣做能為學(xué)生的工程思維發(fā)展提供良好的平臺［2］。

（二）指出問題，尋找方法

在確定了編程學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生便需要著手解決問題，進(jìn)行系統(tǒng)性思考以便完成學(xué)習(xí)任務(wù)。但是，在正式開始編程時，學(xué)生還會遇到許多問題，如操作的方法不合理等，這些問題會影響學(xué)生編程的質(zhì)量。與此同時，問題具有導(dǎo)向的作用，在逐一解決問題的過程中，學(xué)生能夠理清操作的思路，從而做好實(shí)際操作的前期準(zhǔn)備工作，為后續(xù)的學(xué)習(xí)活動奠定良好的基礎(chǔ)。因此，在學(xué)生開始編程后，教師不妨圍繞學(xué)生的實(shí)踐操作任務(wù)提出多個問題，并帶領(lǐng)學(xué)生解答問題，引導(dǎo)學(xué)生整理問題的答案，以便學(xué)生逐步做好統(tǒng)籌規(guī)劃，強(qiáng)化工程思維。

例如，在“賽車游戲”的教學(xué)中，教師先組織學(xué)生玩“賽車游戲”，引導(dǎo)學(xué)生確定“自主制作賽車游戲”的學(xué)習(xí)目標(biāo)。圍繞這一學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師提出了“游戲的規(guī)則是怎樣的呢”“游戲包含哪些角色呢”“整個游戲中，你認(rèn)為最吸引人的地方是哪里”等問題，讓學(xué)生對編程活動的最終效果進(jìn)行預(yù)想。之后，教師再提出“如何進(jìn)行游戲的制作呢”“在制作游戲的過程中，需要用到哪些工具呢”等問題，以便學(xué)生整理需要用到的資源，為學(xué)生之后的實(shí)踐操作奠定基礎(chǔ)。緊接著，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察賽車游戲，讓學(xué)生提出自己的疑惑，如“如何進(jìn)行賽道背景的設(shè)計呢”“如何進(jìn)行賽車角色的添加呢”，然后引導(dǎo)學(xué)生在回答這些問題的過程中完善實(shí)踐操作細(xì)節(jié)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

問題能夠用于引導(dǎo)學(xué)生改變思考方向。在編程課上，教師可以利用問題，使學(xué)生迅速地鎖定完成操作任務(wù)的步驟，從而順利地完成學(xué)習(xí)活動，發(fā)展工程思維。

二、優(yōu)化細(xì)節(jié)，解決問題

在學(xué)生實(shí)際編寫代碼的過程中，學(xué)生個人能力不足等問題，也會使學(xué)生編程的質(zhì)量大大降低。面對這一情況，教師應(yīng)充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，帶領(lǐng)學(xué)生優(yōu)化細(xì)節(jié)，或者鼓勵學(xué)生組成合作小組，從而有效幫助學(xué)生掌握編程知識。

（一）合作探討，設(shè)計方案

一項工程的落實(shí)，離不開集體的努力［3］，學(xué)生個人的能力是有限的，在獨(dú)自完成實(shí)踐操作任務(wù)時，學(xué)生會出現(xiàn)種種困惑，而合作小組能夠集中學(xué)生的力量，讓學(xué)生在互相探討中進(jìn)行方案的論證、決策，在相互輔助中提高實(shí)踐操作的效率。因此，為了讓學(xué)生在潛移默化中形成工程思維，教師有必要基于對學(xué)生的了解，恰當(dāng)?shù)貫閷W(xué)生搭建合作的平臺。

比如，在“吃豆精靈”的教學(xué)中，教師便可以引導(dǎo)學(xué)生以合作的方式完成學(xué)習(xí)任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生工程思維的發(fā)展。在課堂上，教師可先提出“我們可以利用什么來控制吃豆人的移動呢”等問題，以便分析學(xué)生的編程素養(yǎng)、工程思維等。隨后，教師可依據(jù)“優(yōu)勢互補(bǔ)”的原則，與學(xué)生一同商量，分好合作小組，保障各個小組中既有編程能力較強(qiáng)的學(xué)生，也有具有工程思維的學(xué)生。在分好組后，教師再將課堂完全交給學(xué)生，讓學(xué)生在相互幫助中確定實(shí)踐操作的方案，并做好人員的具體分工。

教師先對學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行分析，再基于科學(xué)的方式，為學(xué)生搭建合作的平臺，能夠更好地集中學(xué)生的力量，讓學(xué)生共同完成實(shí)踐操作任務(wù)，這樣做還能強(qiáng)化學(xué)生的合作意識，發(fā)展他們的工程思維。

（二）教師介入，加快進(jìn)度

對學(xué)生進(jìn)行工程思維培養(yǎng)的目的，是發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問題解決能力，同時提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。但是，要做好工程思維的培養(yǎng)，教師需為學(xué)生提供幫助，解開學(xué)生的疑惑。所以，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識時，教師要發(fā)揮自身的作用，指導(dǎo)學(xué)生統(tǒng)籌規(guī)劃，并輔助學(xué)生解決遇到的難題，從而有效落實(shí)對學(xué)生工程思維的培養(yǎng)，加快學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的進(jìn)度。

例如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)“小貓出題”的內(nèi)容時，教師便可以充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，為學(xué)生提供輔助。高年級學(xué)生已經(jīng)具備了一定的計算機(jī)操作能力，也對Scratch軟件有一定的了解，能夠調(diào)用動作模塊、畫筆模塊完成編程活動。但是，在學(xué)生應(yīng)用變量模塊中的“新建變量”“設(shè)定變量值”等控件進(jìn)行實(shí)踐操作時，仍舊會存在許多問題，如有學(xué)生不知道如何對小貓的反應(yīng)進(jìn)行編寫。面對學(xué)生的疑惑，教師可以及時出示課件，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“如果……否則……”這一控件來編寫小貓的反應(yīng)，讓小貓在答題者答對題目后，說出“恭喜你，答對了”；在答題者答錯題目后，說出“很遺憾，答錯了，要繼續(xù)努力哦”。

教師主動地扮演好“輔助者”“解惑者”的角色，適時介入學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，能夠讓學(xué)生迅速地找到自己在操作時的“病癥”，從而更好地解決問題，完成任務(wù)，發(fā)展工程思維。

三、展示成果，改進(jìn)提升

工程思維培養(yǎng)的最終環(huán)節(jié)，是引導(dǎo)學(xué)生對成果進(jìn)行檢驗、反饋和修正，以便學(xué)生在未來更好地將理論知識應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活［4］。編程課程帶有強(qiáng)烈的實(shí)踐色彩，在編程課程中，學(xué)生不僅能通過完成任務(wù)獲得探索的樂趣，也會獲得一定的成果，這一成果不僅代表學(xué)生參與了實(shí)踐活動，也代表了學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識的效果。因此，教師應(yīng)當(dāng)為學(xué)生搭建平臺，鼓勵學(xué)生展示自己的成果，并基于學(xué)生的成果為學(xué)生進(jìn)行延伸、拓展，以便學(xué)生在收獲滿滿成就感之余，有意識地改進(jìn)自身的不足，進(jìn)行深度思考。

（一）成果展示，獲得反饋

教育評價環(huán)節(jié)是教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思、回顧的環(huán)節(jié)，透過評價，學(xué)生能夠認(rèn)識到自己的進(jìn)步和不足，及時地完善自己的知識體系。所以，在培養(yǎng)學(xué)生工程思維時，教師也要重視評價環(huán)節(jié)，主動提供展示編程成果的機(jī)會，以便學(xué)生透過成果展示，獲得多元的反饋意見，在肯定自己的進(jìn)步的同時，認(rèn)識到自己的不足。

比如，在“畫城堡”的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生利用積木塊畫出組合圖形后，筆者適時提供學(xué)生展示成果的機(jī)會，鼓勵學(xué)生介紹自己的成果以及自己的操作過程。在展示的過程中，學(xué)生愈發(fā)認(rèn)可自己的成果。隨后，筆者組織學(xué)生開展互評活動，讓學(xué)生在同伴的贊賞、指導(dǎo)聲中，進(jìn)一步體會編程的樂趣，并反思自己的不足。最后，教師指出學(xué)生的進(jìn)步與不足之處，以便學(xué)生及時地補(bǔ)充“新建積木塊”“調(diào)用積木塊”等知識。

教師有意識地提供展示成果的機(jī)會，能夠讓學(xué)生基于自己的實(shí)踐操作成果進(jìn)行反思，再通過這些反饋改進(jìn)自己的學(xué)習(xí)活動，從而完善自己的知識體系。

（二）拓展思考，養(yǎng)成習(xí)慣

在培養(yǎng)工程思維時，教師要努力保持學(xué)生思維的活躍度，讓學(xué)生始終有探究、學(xué)習(xí)的興趣。知識是無限的，學(xué)習(xí)也是沒有止境的［5］，在組織學(xué)生完成編程任務(wù)后，教師也要引導(dǎo)學(xué)生基于現(xiàn)有的編程知識、編程技能參與拓展延伸的活動，讓學(xué)生更加牢固地掌握編程知識，形成良好的思維習(xí)慣。

以“穿越迷宮”的教學(xué)為例，教師可以在學(xué)生完成操作任務(wù)后，引導(dǎo)學(xué)生思考新的內(nèi)容，保持學(xué)生思維的活躍度。具體來說，在課堂上，教師要先創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生確定本節(jié)課的實(shí)踐操作任務(wù)，并讓學(xué)生做好統(tǒng)籌規(guī)劃，然后進(jìn)行場景設(shè)置、腳本搭建，從而逐步完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在學(xué)生運(yùn)行自己編寫的腳本后，教師再提出“我們可不可以編寫一個用方向鍵控制小貓穿越迷宮的腳本呢”的問題，引發(fā)學(xué)生的進(jìn)一步思考。當(dāng)學(xué)生產(chǎn)生想法后，教師為學(xué)生提供交流平臺，組織學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)交流，引導(dǎo)學(xué)生在討論、實(shí)踐中逐步完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在課堂的最后，教師可提出“本節(jié)課的操作非常有趣，我們還可以使用這些控件做些什么呢”的問題，以保持學(xué)生對本次教學(xué)內(nèi)容的探索欲。

在學(xué)生完成實(shí)踐操作任務(wù)后，教師繼續(xù)圍繞教學(xué)內(nèi)容提問，能夠讓學(xué)生繼續(xù)對所學(xué)編程知識進(jìn)行探索，提升學(xué)生思維的活躍度，加深學(xué)生對編程知識的印象，使學(xué)生更加牢固地掌握編程知識。

結(jié)語

總而言之，在小學(xué)編程課程的教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)主動借助編程課程對學(xué)生進(jìn)行工程思維的培養(yǎng)，促使學(xué)生在提升信息素養(yǎng)之余，獲得工程思維的發(fā)展，并逐步提高統(tǒng)籌規(guī)劃能力和實(shí)踐操作能力。

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［5］張惠敏.探索創(chuàng)新小學(xué)信息技術(shù)課程中Scratch編程的教學(xué)方式［J］.天天愛科學(xué)（教育前沿），2021（4）：61-62.