基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的圖形化編程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施研究

張亦弛

摘要：作者將項(xiàng)目學(xué)習(xí)與圖形化編程教學(xué)相結(jié)合，輔之以“4P”學(xué)習(xí)法的相關(guān)原則，完成了基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的圖形化編程教學(xué)設(shè)計(jì)框架，并以此為依據(jù)，結(jié)合具體的學(xué)生特征、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)，在北京市某中學(xué)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，以期為信息科技教師在編程課程中的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施提供新的思路。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目學(xué)習(xí)；圖形化編程；4P學(xué)習(xí)法

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2023）10-0021-04

相較于枯燥、復(fù)雜的傳統(tǒng)語(yǔ)言代碼編寫方式，圖形化編程工具以其編程活動(dòng)形象化、操作簡(jiǎn)單、實(shí)施方便的特點(diǎn)，增加了學(xué)生編程學(xué)習(xí)體驗(yàn)，彌補(bǔ)了VB、Java等成人化編程語(yǔ)言的不足，逐漸成為中小學(xué)生編程教育的主要載體。但由于其仍處于起步階段，尚未形成完整的教學(xué)體系，所以在落地實(shí)施過(guò)程中并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。例如，在初中信息科技學(xué)業(yè)水平合格性考試中，其考核方式仍然是讓學(xué)生編寫固定類型的程序題目，因此大部分教師依舊采用“教師講，學(xué)生練”的方式組織教學(xué)，忽視了思維和能力的培養(yǎng)；由于缺乏統(tǒng)一的圖形化編程教材，部分教師的教學(xué)過(guò)程較為隨意，教學(xué)任務(wù)系統(tǒng)性不足；學(xué)生的編程基礎(chǔ)與接受能力差異較大，導(dǎo)致教學(xué)效率較低。由此可見，在新版課程標(biāo)準(zhǔn)的要求下，如何利用課程提升學(xué)生創(chuàng)造力、批判性思維、問(wèn)題解決、合作溝通等多方面能力，成為現(xiàn)階段中小學(xué)編程教育亟待解決的問(wèn)題。因此，筆者嘗試將項(xiàng)目學(xué)習(xí)與初中圖形化編程教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生在課堂上能夠真正利用信息技術(shù)思考問(wèn)題，自主探究解決問(wèn)題，從而最終達(dá)到提升學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)的總目標(biāo)。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)與圖形化編程教學(xué)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)

1.以項(xiàng)目為抓手，實(shí)現(xiàn)課程綜合化

項(xiàng)目學(xué)習(xí)鼓勵(lì)教師從學(xué)生的興趣出發(fā)，創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生實(shí)際生活的情境和主題。出自真實(shí)世界的主題本身就具有綜合性，涉及多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，因此需要學(xué)生主動(dòng)整合各學(xué)科知識(shí)，完成探索活動(dòng)，進(jìn)而完成對(duì)知識(shí)的建構(gòu)與綜合運(yùn)用。同時(shí)，在此過(guò)程中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐探究、交流合作等多方面能力得到提升。

2.打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力

項(xiàng)目學(xué)習(xí)充分保證了學(xué)生的主體地位，教師是學(xué)習(xí)過(guò)程中的引導(dǎo)者，幫助學(xué)生完成任務(wù)。從項(xiàng)目的確立、實(shí)施到改進(jìn)、創(chuàng)造都需要學(xué)生高度參與其中，利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，形成對(duì)問(wèn)題的深刻理解。

3.激發(fā)學(xué)生興趣，實(shí)現(xiàn)課堂活動(dòng)的趣味化

項(xiàng)目學(xué)習(xí)在成果的形式、主題等方面具有較強(qiáng)的開放性，學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中，可以充分發(fā)揮自己的想象力與創(chuàng)造力，這在一定程度上保持了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)的小組活動(dòng)中，學(xué)生能夠各司其職發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，在交流協(xié)作中找到自身價(jià)值。

基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的圖形化編程教學(xué)設(shè)計(jì)框架

筆者以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和實(shí)用主義教育理論為依據(jù)，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的基本要素和流程為直接參考，針對(duì)初中圖形化編程課程，綜合考慮《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的基本理念與培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求，提出了面向初中圖形化編程教育的項(xiàng)目學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)框架，如下圖所示。

該框架將教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分為兩部分，首先是前端分析部分，該部分主要是明確本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生特征，可以為后續(xù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)課時(shí)計(jì)劃的制訂、教學(xué)資源的開發(fā)、師生活動(dòng)的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。其次是教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)部分，該部分以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的六個(gè)環(huán)節(jié)即選定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動(dòng)探究、作品制作、成果交流、活動(dòng)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)與依據(jù)，將項(xiàng)目活動(dòng)分為準(zhǔn)備、實(shí)施、評(píng)價(jià)三個(gè)階段，分別從教師活動(dòng)角度、學(xué)生活動(dòng)角和教學(xué)資源角度進(jìn)行分階段設(shè)計(jì)。另外，教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)部分還融合了米切爾·雷斯尼克對(duì)兒童編程教育提出的“4P”學(xué)習(xí)法，即“項(xiàng)目、熱情、同伴、玩?！彼捻?xiàng)原則——項(xiàng)目創(chuàng)作為基礎(chǔ)、熱情為驅(qū)動(dòng)力、同伴協(xié)作共同探索、玩耍為評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)途徑。

同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)方面筆者更注重教學(xué)資源的建設(shè)，用開放的設(shè)計(jì)環(huán)境給學(xué)生帶來(lái)更加豐富的創(chuàng)造靈感和更加深刻的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生在協(xié)作分享中互相學(xué)習(xí)、反饋進(jìn)步。在項(xiàng)目的流程方面，強(qiáng)調(diào)迭代循環(huán)的設(shè)計(jì)過(guò)程：一是先明確任務(wù)，再想象、創(chuàng)造、實(shí)踐、交流與反思，然后再次明確任務(wù)的大循環(huán)；二是在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，“構(gòu)思創(chuàng)意—?jiǎng)?chuàng)意物化—編寫程序”三個(gè)環(huán)節(jié)之間的小循環(huán)，能讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題的過(guò)程中，不斷獲得新的思想與技能，加深對(duì)項(xiàng)目主題的認(rèn)識(shí)，螺旋上升式地建構(gòu)知識(shí)。

基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的圖形化編程教學(xué)實(shí)踐案例

基于上述設(shè)計(jì)，筆者在北京市某中學(xué)開展了為期兩個(gè)月的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。

1.前端分析

（1）學(xué)生特征分析

八年級(jí)學(xué)生的抽象邏輯思維已經(jīng)有了較大程度的發(fā)展，但仍然需要直觀形象或經(jīng)驗(yàn)的支持，因此在教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)提供及時(shí)的技術(shù)指導(dǎo)和微課資源支持，幫助學(xué)生舉一反三，完成知識(shí)的建構(gòu)。同時(shí)，他們的觀察能力有所增強(qiáng)，能夠從日常的學(xué)習(xí)生活中發(fā)掘有用的信息助力作品創(chuàng)作。但是，容易受到外界事物的干擾，因此需要教師適時(shí)地引導(dǎo)與監(jiān)督，通過(guò)趣味性的活動(dòng)和獎(jiǎng)勵(lì)措施保持學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在實(shí)驗(yàn)研究開始前的編程學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)熟悉了Mind+的操作界面，能夠完成導(dǎo)入角色，添加背景，角色移動(dòng)、縮放、刪除等基礎(chǔ)操作，可以利用“廣播”“重復(fù)執(zhí)行”“如果……那么”“添加變量”等命令實(shí)行對(duì)角色行為的控制，完成較為復(fù)雜的程序編寫任務(wù)。這些都為學(xué)生利用Mind+軟件完成游戲的設(shè)計(jì)制作提供了基礎(chǔ)。

（2）教學(xué)目標(biāo)分析

①能夠充分利用所學(xué)編程知識(shí)和其他學(xué)科知識(shí)完成項(xiàng)目的開發(fā)與制作。

②能夠根據(jù)問(wèn)題尋求恰當(dāng)?shù)姆绞将@取和處理信息。在合作過(guò)程中主動(dòng)與同伴交流共享信息，以獲得更大的價(jià)值。鞏固所學(xué)基礎(chǔ)模塊命令，進(jìn)一步掌握較為復(fù)雜的模塊命令。理解順序、分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)的功能和用法，并編寫具有相應(yīng)功能的程序。

③能夠利用Mind+軟件實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目所需的效果，總結(jié)程序設(shè)計(jì)的基本步驟與方法，并能夠?qū)⑵溥w移到其他問(wèn)題解決過(guò)程中。

④在制作作品時(shí)，能夠根據(jù)需要選擇合適的數(shù)字化資源與工具，管理學(xué)習(xí)過(guò)程，獲取學(xué)習(xí)資源，完成自主探究與協(xié)作學(xué)習(xí)，并與同學(xué)合作設(shè)計(jì)與開發(fā)創(chuàng)意性的作品。

（3）教學(xué)內(nèi)容分析

初中算法與程序設(shè)計(jì)拓展模塊的課程內(nèi)容包括三大方向：一是能夠利用程序流程圖來(lái)描述某一問(wèn)題的解決過(guò)程。二是可以通過(guò)拖拽圖形化編程工具中的相應(yīng)模塊，實(shí)現(xiàn)包含順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單程序。三是結(jié)合實(shí)際生活，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的基本流程。根據(jù)復(fù)習(xí)課課程要求，教師立足本學(xué)期已學(xué)知識(shí)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)?；顒?dòng)實(shí)際、學(xué)生生活實(shí)際、Mind+軟件素材等因素，最后選定“海洋保護(hù)公益設(shè)計(jì)”作為本階段的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，并提出諸如不能少于兩個(gè)角色、需具備廣播功能等程序設(shè)計(jì)要求，以保證作品質(zhì)量。

2.教學(xué)實(shí)施過(guò)程

（1）第一課時(shí)：任務(wù)發(fā)布，確定項(xiàng)目

教師展示有關(guān)海洋環(huán)境保護(hù)的視頻、網(wǎng)頁(yè)、宣傳海報(bào)等資料，請(qǐng)學(xué)生瀏覽。

提問(wèn)：請(qǐng)同學(xué)們回憶，在自己的生活中還在哪些場(chǎng)景下看到過(guò)有關(guān)海洋環(huán)境保護(hù)的宣傳？是以什么樣的形式進(jìn)行宣傳的呢？學(xué)生自主瀏覽相關(guān)資料，思考并回答問(wèn)題。

教師明確項(xiàng)目?jī)?nèi)容：要求學(xué)生以小組為單位，圍繞“海洋保護(hù)公益設(shè)計(jì)”這一主題，利用Mind+編寫小游戲，讓人們可以通過(guò)玩游戲的方式獲得海洋及海洋環(huán)境保護(hù)相關(guān)知識(shí)。

為保證項(xiàng)目順利進(jìn)行，教師在課前根據(jù)學(xué)生過(guò)往的成績(jī)與表現(xiàn)指定若干小組組長(zhǎng)。其余學(xué)生自主選定組長(zhǎng)結(jié)成小組，每組3～5人，并填寫小組分工表格。同時(shí)，為提高合作學(xué)習(xí)的有效性，除組長(zhǎng)外的每名組員需完成游戲中一個(gè)關(guān)卡的制作，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)在組員制作作品過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)督、指導(dǎo)。

（2）第二課時(shí)：構(gòu)思創(chuàng)意，交流碰撞

教師立足學(xué)生已掌握的Mind+基礎(chǔ)知識(shí)和初中算法與程序設(shè)計(jì)課程要求，為學(xué)生提供三種類型的游戲資料：第一類是互動(dòng)故事類游戲，如“韓信點(diǎn)兵”“海底兩萬(wàn)里”；第二類是競(jìng)技闖關(guān)類游戲，如“飛機(jī)大戰(zhàn)”“大魚吃小魚”；第三類是知識(shí)答題類游戲，如“一站到底”。

教師提出任務(wù)：體驗(yàn)這三類游戲，思考本小組創(chuàng)作的游戲名稱是什么。作為組員，你要在其中設(shè)計(jì)怎樣的關(guān)卡？要求：可以從范例中選擇自己感興趣的游戲進(jìn)行模仿，也可在其基礎(chǔ)上翻創(chuàng)，或者選擇其他偏愛的游戲類型。各關(guān)卡之間的關(guān)系可由難到易，也可更換不同場(chǎng)景、故事等，不做硬性規(guī)定。

各關(guān)卡都要保證：①有一定的背景和角色；②程序中需具備順序結(jié)構(gòu)、分支解構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)；③有計(jì)時(shí)或積分程序；④程序需要有廣播功能。制作期間如有特殊問(wèn)題可與老師進(jìn)行商議。

學(xué)生體驗(yàn)游戲并思考。各小組成員提出自己的創(chuàng)意，交流討論后確定本組游戲名稱及各關(guān)卡內(nèi)容，小組組員填寫關(guān)卡分析表（如下頁(yè)表），完成將自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為Mind+語(yǔ)言的初步思考。教師在此過(guò)程中為學(xué)生提供支持服務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生考慮制作作品時(shí)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題以及邏輯關(guān)系，鼓勵(lì)學(xué)生登錄圖像化編程學(xué)習(xí)社區(qū)獲取信息。

（3）第三課時(shí)：小組協(xié)作，創(chuàng)意物化

組長(zhǎng)提交本組的關(guān)卡設(shè)計(jì)方案，教師審核通過(guò)后可進(jìn)行初次代碼嘗試。未審核通過(guò)，即方案設(shè)計(jì)難度較大不具備可實(shí)施性的小組，組內(nèi)繼續(xù)討論，修改后再次提交。

教師發(fā)放程序設(shè)計(jì)流程圖學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生將項(xiàng)目目標(biāo)拆分為各個(gè)部分，逐一進(jìn)行分析，并在學(xué)生繪制過(guò)程中給予及時(shí)的幫助與支持。

各組組員填寫學(xué)案，利用流程圖梳理游戲規(guī)則、游戲角色、游戲背景等各個(gè)部分間的邏輯關(guān)系，以更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目主題。

在探究過(guò)程中，學(xué)生可初步嘗試將流程圖轉(zhuǎn)化成腳本代碼，并基于個(gè)人的能力和需求反復(fù)修改游戲關(guān)卡規(guī)則、去除或增加角色。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生互幫互助，合作討論問(wèn)題解決策略，理清思路。各組組長(zhǎng)觀察小組的活動(dòng)狀態(tài)，可隨時(shí)召集成員就計(jì)劃變更進(jìn)行重新討論，以確保項(xiàng)目探究過(guò)程的順利實(shí)施。

（4）第四、五、六課時(shí)：搭建腳本，驗(yàn)證猜測(cè)

學(xué)生采用合作學(xué)習(xí)的方式，靈活運(yùn)用課上所學(xué)的Mind+基礎(chǔ)知識(shí)，將上一階段繪制的程序流程圖轉(zhuǎn)化為代碼，完成關(guān)卡制作。在此過(guò)程中，小組成員經(jīng)歷多次程序搭建、運(yùn)行、調(diào)試修改的過(guò)程，為攻克創(chuàng)作過(guò)程中的難關(guān)，學(xué)生主動(dòng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)字化學(xué)習(xí)工具獲取、處理、運(yùn)用信息，成員間積極分享思路、交流想法。組長(zhǎng)關(guān)注成員的信息反饋，監(jiān)督、管理組員完成關(guān)卡制作。教師根據(jù)學(xué)生在UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)上反饋的問(wèn)題，制作編程教學(xué)微課，上傳至平臺(tái)“我的任務(wù)”區(qū)，啟發(fā)學(xué)生思路，引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，大膽嘗試解決問(wèn)題。依據(jù)各小組制訂的計(jì)劃，教師定期檢查，督促學(xué)生完成任務(wù)，并給出提示與建議。

（5）第七、八課時(shí)：交流展示，作品評(píng)價(jià)

教師組織學(xué)生在各自的電腦上展示本組作品，并試玩其他小組游戲。

教師提出任務(wù)：你認(rèn)為該組制作的游戲的優(yōu)點(diǎn)是什么？有哪些需要改進(jìn)的地方？哪些部分是值得本組借鑒的？學(xué)生賞玩其他小組設(shè)計(jì)的游戲并思考問(wèn)題。

教師組織各組報(bào)告員依次上臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)。要求：各組匯報(bào)控制在8分鐘以內(nèi)，匯報(bào)內(nèi)容包括但不限于游戲設(shè)計(jì)理念、演示游戲玩法、游戲運(yùn)用到的程序設(shè)計(jì)知識(shí)、制作過(guò)程中遇到的困難及解決辦法、對(duì)本組作品的展望、本次項(xiàng)目學(xué)習(xí)的收獲與感悟六部分。學(xué)生專心傾聽匯報(bào)，并完成作品評(píng)價(jià)表。在匯報(bào)完畢后，學(xué)生可根據(jù)試玩體驗(yàn)和匯報(bào)內(nèi)容對(duì)該小組進(jìn)行評(píng)價(jià)或提問(wèn)。

教師點(diǎn)評(píng)各小組作品，組織學(xué)生完成小組自評(píng)表。最后，對(duì)本階段項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)項(xiàng)目過(guò)程中出現(xiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)行講解和反思，為下一次教學(xué)提供反饋。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于圖形化編程教學(xué)而言，傳統(tǒng)的“講—練”教學(xué)模式已無(wú)法滿足信息科技新課程標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)要求，而項(xiàng)目學(xué)習(xí)作為一種新型學(xué)習(xí)模式是突破當(dāng)前圖形化編程教學(xué)困境的最佳途徑之一。當(dāng)前，項(xiàng)目學(xué)習(xí)與編程教育結(jié)合的研究仍處于探索階段，教師應(yīng)如何有效利用項(xiàng)目學(xué)習(xí)完成教學(xué)任務(wù)、合理安排教學(xué)時(shí)間、優(yōu)化項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)施過(guò)程等，都是需要進(jìn)一步探討與完善的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

賀慧，張燕，林敏.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)：培育核心素養(yǎng)的重要途徑[J].基礎(chǔ)教育課程，2019（06）：7-10.