用案例教學(xué)撬動(dòng)小學(xué)生基于圖形化編程的計(jì)算思維發(fā)展

張燕紅 山東省濟(jì)寧高新區(qū)教研室

古麗娜 山東省濟(jì)寧市普育回民小學(xué)

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布，體現(xiàn)了信息科學(xué)與信息技術(shù)的融合，圖形化編程平臺(tái)憑借開(kāi)源、可視化編程等優(yōu)勢(shì)成為不少教學(xué)內(nèi)容實(shí)施的首選，但在教學(xué)過(guò)程中也出現(xiàn)了如內(nèi)容選題、學(xué)習(xí)過(guò)程不恰當(dāng)，案例資源不足等問(wèn)題。因此，筆者基于相關(guān)理論與實(shí)踐研究，嘗試分析小學(xué)算法學(xué)習(xí)中如何基于圖形化編程案例為教學(xué)“加力”，希望能給一線信息科技教師的教學(xué)提供借鑒。

● 案例教學(xué)為小學(xué)生計(jì)算思維形成提供的“作用力”

作為可視化的程序設(shè)計(jì)軟件，小學(xué)圖形化編程教學(xué)雖然憑其編程環(huán)境以圖形化和模塊化的形式增強(qiáng)了程序設(shè)計(jì)的可見(jiàn)性，學(xué)生操作起來(lái)更加容易，但是對(duì)處于初級(jí)學(xué)習(xí)階段的學(xué)生而言，編程設(shè)計(jì)本身具有的復(fù)雜性與抽象性仍然影響著其學(xué)習(xí)編程的主動(dòng)性和積極性。教師需要發(fā)揮案例教學(xué)多重作用力，以良好的問(wèn)題設(shè)計(jì)、生動(dòng)的情境創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生興趣和樂(lè)趣，在體驗(yàn)與實(shí)踐中去感受算法、探究控制和探索智能。具體來(lái)講，在小學(xué)圖形化編程教學(xué)中，案例教學(xué)可以從以下幾個(gè)方面發(fā)力。

1.以“吸引力”調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

傳統(tǒng)算法與編程教學(xué)主要以單一的灌輸方式為主，而小學(xué)生正處于心智發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，其身心發(fā)展特點(diǎn)決定了這種教學(xué)模式難以發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、算法思想與計(jì)算思維。而通過(guò)案例教學(xué)，以案例形式具體地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，不僅能讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)編程的興趣，而且能讓學(xué)生通過(guò)對(duì)案例的分析、討論掌握問(wèn)題的解決思路、方法和流程，提升計(jì)算思維。

基于此，在開(kāi)展小學(xué)算法與編程教育時(shí)，筆者積極探尋與小學(xué)生學(xué)習(xí)特征相匹配的案例，并將程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)和編程思想的運(yùn)用通過(guò)富有層次的問(wèn)題、引人入勝的情景和過(guò)程恰當(dāng)?shù)慕换スδ艿热谌肫渲?，使案例產(chǎn)生“吸引力”，讓編程學(xué)習(xí)變得更有節(jié)奏、有收獲、有思考，真正調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.以“驅(qū)動(dòng)力”發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性

信息科技課堂教學(xué)需要用案例“驅(qū)動(dòng)力”來(lái)改變以往信息技術(shù)課堂教學(xué)中的傳統(tǒng)教學(xué)模式，打破限制學(xué)生主體地位的被動(dòng)局面，讓學(xué)生感受到知識(shí)應(yīng)用、問(wèn)題分析、問(wèn)題解決及信息科學(xué)原理探究的過(guò)程。案例教學(xué)采用師生、生生互動(dòng)探究的方式，共同討論生活化案例中體現(xiàn)出的數(shù)字素養(yǎng)與技能，學(xué)生在不同的問(wèn)題、案例情境中運(yùn)用學(xué)習(xí)的知識(shí)、方法與思維進(jìn)行探索。

3.以“創(chuàng)新力”推進(jìn)學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展

單純的基于語(yǔ)法的編程教學(xué)，過(guò)于注重灌輸知識(shí)，很少關(guān)注學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展，結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生的個(gè)人創(chuàng)意不能及時(shí)得到發(fā)揮。而利用案例教學(xué)，可以引導(dǎo)學(xué)生在有趣的情境中帶著興趣投入學(xué)習(xí)，激發(fā)創(chuàng)作的欲望，促使其主動(dòng)思考、分析問(wèn)題，提出解決方案，通過(guò)編程解決問(wèn)題，逐步形成計(jì)算思維；利用案例教學(xué)，學(xué)生可以在案例分析的過(guò)程中學(xué)習(xí)、鞏固必要的操作要點(diǎn)、算法、語(yǔ)法等知識(shí)，發(fā)展計(jì)算思維，提高創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力。

● 以案例教學(xué)構(gòu)建小學(xué)生計(jì)算思維形成的“動(dòng)力”機(jī)制

1.建立撬動(dòng)計(jì)算思維形成的“支點(diǎn)”

計(jì)算思維培養(yǎng)的重點(diǎn)是基于計(jì)算機(jī)特點(diǎn)的解決問(wèn)題的方法與思維的發(fā)展，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)需要具體的實(shí)踐案例，即將算法知識(shí)與知識(shí)的學(xué)習(xí)方法作為撬動(dòng)的“支點(diǎn)”。因此，需要基于圖形化編程案例確立教學(xué)“中心內(nèi)容”與“關(guān)鍵要素”。首先，對(duì)照課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)目標(biāo)，選擇與圖形化編程課程相匹配的教學(xué)案例，準(zhǔn)備好相關(guān)教學(xué)材料。其次，在圖形化編程案例選定后，教師要進(jìn)一步分析、理解案例內(nèi)容，確定呈現(xiàn)案例的方式，如角色扮演、實(shí)物展示等。例如，《垃圾分類(lèi)》案例的“支點(diǎn)”，是通過(guò)圖形化編程軟件的消息傳遞、造型模塊和子函數(shù)模塊、循環(huán)與判斷語(yǔ)句的嵌套等編程知識(shí)內(nèi)容，逐步完成一個(gè)垃圾分類(lèi)科普的程序。其中，先要根據(jù)計(jì)算思維的“問(wèn)題分解”方式界定垃圾分類(lèi)的四大類(lèi)型，然后通過(guò)計(jì)算思維的“抽象”將垃圾圖片的“值”進(jìn)行區(qū)分，接著通過(guò)“模式”將垃圾圖片與相應(yīng)垃圾桶對(duì)應(yīng)，最后設(shè)計(jì)“算法”以拖動(dòng)廢棄物圖片與垃圾桶匹配，不匹配即回到初始位置，匹配即角色消失，分?jǐn)?shù)增加1?！独诸?lèi)》案例的素材、模塊等，具有一定的典型性和復(fù)雜性，都需要提前準(zhǔn)備，才能明確本節(jié)的實(shí)施“支點(diǎn)”。

2.通過(guò)分析、討論、探究等深化問(wèn)題解決，構(gòu)成計(jì)算思維“動(dòng)力臂”

學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，要學(xué)會(huì)在教師的引導(dǎo)下合作、自主地分析、討論、探究案例中的問(wèn)題，從而在問(wèn)題解決中構(gòu)建起“算法”與“程序”的關(guān)聯(lián)，這個(gè)結(jié)構(gòu)是撬動(dòng)計(jì)算思維發(fā)展的“動(dòng)力臂”。作為引導(dǎo)者的教師，既要為學(xué)生營(yíng)造適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境，又要引導(dǎo)學(xué)生積極圍繞圖形化編程案例中涉及的編程問(wèn)題進(jìn)行組內(nèi)和組間討論，通過(guò)案例來(lái)啟發(fā)學(xué)生，促進(jìn)討論的開(kāi)展與分析的深化，最終使問(wèn)題得到解決。例如，在案例《垃圾分類(lèi)》中，通過(guò)給垃圾分類(lèi)教師可以提出很多啟發(fā)性問(wèn)題，如怎樣證明該垃圾是否被點(diǎn)擊、怎樣避免與其他角色互相干擾等，讓學(xué)生思考、觀察，進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。此外，學(xué)生還需要對(duì)案例中的角色、腳本等進(jìn)行深入分析，這樣可以解決編程過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，掌握垃圾分類(lèi)的常識(shí)。

3.用點(diǎn)評(píng)、總結(jié)、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)過(guò)程與結(jié)果，縮短計(jì)算思維形成的“阻力臂”

信息科技對(duì)小學(xué)生計(jì)算思維的界定并不局限于編程，因此教師在教學(xué)中也要采用多種評(píng)價(jià)方式，讓每個(gè)學(xué)生都有收獲，讓計(jì)算思維的“阻力臂”更短一些，讓撬動(dòng)的效益更高。例如，在《垃圾分類(lèi)》案例中，在展示交流中，可讓學(xué)生對(duì)本組的垃圾分類(lèi)作品進(jìn)行演示，教師對(duì)其中的問(wèn)題進(jìn)行點(diǎn)撥，其他小組學(xué)生提問(wèn)，發(fā)表不同的觀點(diǎn)與看法，并對(duì)作品進(jìn)行點(diǎn)評(píng)等。為了保證點(diǎn)評(píng)的效益，教師可引導(dǎo)學(xué)生從角色運(yùn)用效果、技術(shù)實(shí)現(xiàn)和作品的疑問(wèn)等角度出發(fā)，對(duì)照小組腳本編寫(xiě)情況，提出問(wèn)題，并進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化和改進(jìn)。最后，教師要總結(jié)和歸納本節(jié)課所涉及的計(jì)算思維、算法思想、編程知識(shí)及其之間的關(guān)聯(lián)。

綜上所述，本研究基于圖形化編程的案例教學(xué)，借鑒“杠桿原理”，用生動(dòng)、具體的案例撬動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神，減少學(xué)生的學(xué)習(xí)困擾，發(fā)展學(xué)生的思維，即從案例內(nèi)容“支點(diǎn)”的豐富、“動(dòng)力臂”問(wèn)題解決的加長(zhǎng)、評(píng)價(jià)縮短“阻力臂”等多角度撬動(dòng)小學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展，提高課堂教學(xué)的效益。實(shí)踐證明，此研究對(duì)算法教學(xué)與計(jì)算思維培養(yǎng)具有積極的意義。