多感官學(xué)習(xí)讓編程教育充滿活力

劉軍 程展 中國人民大學(xué)附屬中學(xué)朝陽學(xué)校

魏書生曾說：“找到自己的20個(gè)長處，并看明白，想明白，說明白，寫明白，做明白……”作為初中信息科技教師，筆者深受啟發(fā)，編程教學(xué)何嘗不是如此：將每一個(gè)程序看明白、聽明白、想明白、說明白、寫明白、做明白……學(xué)生通過聽覺、視覺、動(dòng)覺及觸覺等多感官獲取信息，多角度、多層面探究編程，理解編程，應(yīng)用編程，讓編程教育充滿活力，提升編程教學(xué)的學(xué)習(xí)效率。

● 勤用眼，多讀程序，看明白程序中的問題

多讀、多看程序才能看明白程序中的數(shù)據(jù)、語法和算法可能出現(xiàn)的問題，這是學(xué)習(xí)編程的有效途徑。流程圖是學(xué)生進(jìn)行程序表達(dá)的重要工具，多看流程圖可以有效培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力；多讀優(yōu)秀程序可以理清程序的設(shè)計(jì)思路，體會(huì)其中的邏輯關(guān)系，理解如何調(diào)用積木實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，從而提升編程水平；多讀程序中的問題，用多種方式發(fā)現(xiàn)問題，更能鍛煉提升學(xué)生的編程能力，使其體驗(yàn)“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”的快樂。

編程項(xiàng)目：太空垃圾是圍繞地球軌道的無用人造物體，由小到人造衛(wèi)星碎片、漆片、粉塵，大到整個(gè)飛船殘骸構(gòu)成。千萬別小看了這些零零碎碎的太空垃圾，據(jù)統(tǒng)計(jì)，與直徑大于10厘米的太空垃圾碰撞或可損毀航天器。而這些太空垃圾如果墜落地球?qū)a(chǎn)生更大的危害。為了幫助大家認(rèn)識(shí)太空垃圾的危害，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)躲避太空垃圾的小游戲。

學(xué)生們編寫的程序出現(xiàn)了問題，血量到了設(shè)定值時(shí)程序也沒有執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。問題出在哪里？這就需要回讀程序，查找BUG。學(xué)生經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，判斷語句“如果……那么……”中的血量是輸入的漢字，而不是引用的變量。在課堂上，編寫程序經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題和錯(cuò)誤，教師可將此轉(zhuǎn)化為生成性教學(xué)資源，讓學(xué)生自我診斷、相互學(xué)習(xí)，以引導(dǎo)學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)全面的思維習(xí)慣。

● 勤動(dòng)腦，多思考，想明白算法的功能意義

思考是思維的一種探索活動(dòng)，思考力則是在思維過程中產(chǎn)生的一種具有積極性和創(chuàng)造性的作用力。思考是學(xué)習(xí)、做事的核心和主導(dǎo)，更是分析問題、解決問題的關(guān)鍵，對(duì)學(xué)習(xí)編程起主要作用。在編程中多思考，一是思考程序的設(shè)計(jì)思想、編寫流程，理解編程的計(jì)算思維；二是思考解決問題的方法和步驟，及相應(yīng)功能和效果實(shí)現(xiàn)的策略，理解算法是編程的核心，是解決問題的關(guān)鍵；三是思考分析問題程序，解決問題，讓程序順利執(zhí)行；四是思考優(yōu)化完善程序，還包括多問為什么，因?yàn)閱栴}是思考的發(fā)端，也是思考的延續(xù)，沒有問題就不會(huì)有思考，要不斷發(fā)現(xiàn)、提出問題，培養(yǎng)問題意識(shí)，問題越多、越有質(zhì)量，思考就會(huì)越深，就更能發(fā)展計(jì)算思維，思維能力是學(xué)習(xí)能力的核心，也是中小學(xué)編程教育的重要目標(biāo)。

編程項(xiàng)目：小明的奶奶有一個(gè)密碼箱，箱子里放著奶奶最愛的首飾。今天是爺爺奶奶的結(jié)婚紀(jì)念日，奶奶想拿出首飾，可怎么也想不起箱子的密碼。小明的媽媽記得密碼是三位數(shù)的回文數(shù)（正讀反讀都一樣的數(shù)叫做回文數(shù)，如121、232、343），且個(gè)位、十位、百位的乘積是252，請(qǐng)幫小明編程計(jì)算出這個(gè)密碼是多少。

“密碼是多少”這個(gè)問題提出來了，怎么解決呢？有的學(xué)生會(huì)說用枚舉法，但不是所有學(xué)生都知道這種算法，繼續(xù)提問：什么是枚舉法？如何列舉出所有可能的密碼并一一驗(yàn)證呢？……還有繼續(xù)追問的問題串：枚舉對(duì)象是什么？枚舉范圍是什么？驗(yàn)證條件是什么？首先引導(dǎo)學(xué)生畫出個(gè)位、十位、百位逐一驗(yàn)證的算法流程圖。根據(jù)流程圖，繼而提出拓展問題：程序還能優(yōu)化嗎？有問題，就會(huì)有思考；只要思考，就會(huì)有發(fā)現(xiàn)；有創(chuàng)新，就會(huì)產(chǎn)生智慧的火花。例如，個(gè)位和百位一樣，只需要枚舉個(gè)位和十位就行了，于是產(chǎn)生了優(yōu)化后的算法流程圖。

● 多動(dòng)口，交流評(píng)價(jià)，說明白編程中的得與失

建構(gòu)主義倡導(dǎo)知識(shí)的自我建構(gòu)，提倡做學(xué)習(xí)的主人，將學(xué)習(xí)的主導(dǎo)權(quán)還給學(xué)習(xí)者。在編程學(xué)習(xí)中，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)言，讓學(xué)生交流、展示、評(píng)價(jià)、討論甚至辯論，多動(dòng)口，說明白編程作品與思想的得、程序問題與困難的失。在這個(gè)過程中，學(xué)生鍛煉了語言表達(dá)能力，主動(dòng)建構(gòu)了知識(shí)體系，體驗(yàn)了編程獲得感。

不同學(xué)生的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)能力、思維方式不同，因此需要展示、交流、評(píng)價(jià)。在展示編程作品過程中，展示的學(xué)生先要述說編程的設(shè)計(jì)思想、策略，再展示腳本，逐一說明用什么算法、結(jié)構(gòu)、模塊、函數(shù)、語句，怎樣實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，這樣便于理清思路，編織知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在討論、辯論中，頭腦風(fēng)暴的方式使得不同的思想和方法高效碰撞，激發(fā)出的思想更加豐富、跳躍，產(chǎn)生的方法更加多樣、新奇，在這個(gè)過程中學(xué)生面對(duì)困惑、直擊問題，研判、選擇解決方法，思維走向深入。評(píng)價(jià)是一個(gè)肯定、否定，甚至是批判的環(huán)節(jié)，學(xué)生在評(píng)價(jià)中汲取方法，優(yōu)化代碼、優(yōu)化功能、優(yōu)化架構(gòu)，這個(gè)過程需要充分發(fā)揮批判性思維能力，批判性思維是創(chuàng)新的發(fā)端和動(dòng)力源，從而激發(fā)起更強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)追求。

● 勤動(dòng)手，多寫程序，做明白的編程探究

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。程序設(shè)計(jì)的知識(shí)、能力來源于編程實(shí)踐，還要回到實(shí)踐中去才能有價(jià)值實(shí)現(xiàn)、淬煉提升。在編程教學(xué)中，教師應(yīng)多從趣味性、生活性、互動(dòng)性、挑戰(zhàn)性、開放性幾個(gè)方面設(shè)計(jì)活動(dòng)，采取玩中學(xué)、學(xué)中探、探中創(chuàng)形式，讓學(xué)生愛上編程，體驗(yàn)編程之美。

編程項(xiàng)目：假如你手里有一張A4的白紙，把它一次次反復(fù)對(duì)折起來，最多能折疊多少次？能把這張紙疊多高呢？可以肯定的是，折疊的次數(shù)最多不會(huì)超過30次，這是為什么呢？假設(shè)這張白紙的厚度為0.1毫米，對(duì)折30次后的總高度是多少？比珠穆朗瑪峰（約8848米）還要高；如果繼續(xù)對(duì)折下去，對(duì)折42次的時(shí)候，厚度可達(dá)43萬公里，比月球到地球的距離（38萬公里）還要多出5萬公里！

趣味性和挑戰(zhàn)性的例子有很多，如棋盤麥子、漢諾塔等；真實(shí)性、生活性的例子也很多，如入校測體溫等。通過編程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，可以持續(xù)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)，滿足學(xué)生的需求，讓學(xué)生熱衷于做自己探究的程序。

荀子曰：“君子之學(xué)，入乎耳，箸乎心，布乎四體，形乎動(dòng)靜?！痹诰幊探虒W(xué)中，要讓學(xué)生動(dòng)耳、動(dòng)眼、動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手甚至動(dòng)身體，多感官沉浸于編程學(xué)習(xí)活動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，提升其計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐精神和未來學(xué)習(xí)生活發(fā)展能力，從而使他們能融入數(shù)字社會(huì)，擁抱智能時(shí)代，用智慧引領(lǐng)未來，用智能改變世界。