面向問題解決能力培養(yǎng)的小學編程教學探討

翟琨

摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，編程教育逐漸走進了小學課堂。小學編程教學不僅僅是教授學生如何編寫代碼，更重要的是通過編程的過程，培養(yǎng)學生的邏輯思維、創(chuàng)新思維和問題解決能力。文章基于Micro：bit課程的教學實例，強調(diào)面向問題解決能力培養(yǎng)的小學編程教學的意義，對面向問題解決能力培養(yǎng)的小學編程教學策略進行探討，旨在提高學生問題解決能力。

關(guān)鍵詞：問題解決能力；小學編程；變臉小魔術(shù)；Micro：bit課程；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G623.58文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2024）07-0077-04

基金項目：本文系北京市教育學會“十四五”教育科研課題“面向問題解決能力培養(yǎng)的問題導向式小學編程教學實踐研究”（編號：XC2022-048）研究成果

編程教學不僅能夠培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，還可以提高學生的問題解決能力。在小學編程教學中，教師通常會采用適合學生年齡和認知水平的編程工具和語言，如Scratch、Python等，引導學生逐步接觸、理解、體驗編程的邏輯操作、算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、工程設(shè)計等通用的工程方法和數(shù)學知識。本文對面向問題解決能力培養(yǎng)的小學編程教學進行探討，旨在為廣大教育工作者提供有益的參考和借鑒，共同推動小學編程教學的創(chuàng)新與發(fā)展。

一、面向問題解決能力培養(yǎng)的小學編程教學的意義

1.培養(yǎng)學生計算思維

小學編程課程主要包括Micro：bit課程、樂高機器人編程課程等。其中Micro：bit課程是一門基于Micro：bit微型電腦開發(fā)板的編程教育課程，旨在幫助學生了解計算機科學和編程的基本概念，提高他們的計算思維和創(chuàng)新能力。該課程通常包括硬件和軟件兩個方面的內(nèi)容，涵蓋Micro：bit的基礎(chǔ)功能、傳感器、輸入輸出、編程語言等方面的知識。在小學編程教學中，教師可以運用問題導向式教學方法，布置用編程解決實際問題的任務(wù)，引領(lǐng)學生分析問題和解決問題。學生通過學習程序設(shè)計方法，運用編程軟件進行操作，參與輸入與輸出控制過程的訓練，將實際問題抽象為數(shù)學問題、程序問題，轉(zhuǎn)換為具體的計算流程，以此逐步形成計算思維[1]。

2.提升解決問題能力

編程的核心是解決現(xiàn)實問題。在校外科技活動中，教師通過組織問題導向式教學活動，引領(lǐng)學生進行思考、交流、探究與實踐等，讓學生運用工程設(shè)計流程解決實際問題，運用編程技能解決實際問題，這樣能逐步提升學生問題解決能力[2]。小學編程教學通常圍繞實際問題的解決展開，通過引導學生使用系統(tǒng)化的問題解決方法，如需求分析、設(shè)計、編碼、測試和調(diào)試等，使學生逐步掌握從問題識別到解決方案實施的全過程。這種系統(tǒng)化的方法能夠幫助學生有條理地面對各種問題，提高他們的問題解決效率。

3.培養(yǎng)學生團隊意識

小學編程教學不僅關(guān)注學生的編程技能提升，更重視學生的情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)，其中，團隊意識的培養(yǎng)被視為重要目標之一，通過編程實踐，學生能夠逐漸認識到團隊合作對于成功的重要性，從而積極融入團隊，為共同目標努力。首先，小學編程教學注重培養(yǎng)學生的溝通與交流能力，通過小組討論、合作編程等活動，學生學會如何傾聽他人意見、表達自己的想法，這在無形中強化了學生的團隊意識和集體榮譽感。其次，小學編程教學中的項目式學習要求學生合作解決問題，面對挑戰(zhàn)，這一過程讓學生深刻體會到團隊協(xié)作的力量，從而更加珍惜團隊合作的機會，自覺培養(yǎng)團隊精神。最后，在小學編程教學中，教師可以鼓勵學生進行角色扮演和分工合作，使每個學生都能在團隊中找到自己的位置，明確責任，這種教學模式對于提升學生的團隊協(xié)作能力和團隊意識非常有效。在編程項目的完成過程中，每個成員都扮演著不可或缺的角色，只有大家齊心協(xié)力，才能克服困難，解決問題。這樣的經(jīng)歷無疑會培養(yǎng)學生的團隊意識和協(xié)作精神，為他們未來的學習和工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

二、面向問題解決能力培養(yǎng)的小學編程教學策略

1.基于現(xiàn)實生活背景，確定實際問題導向

基于現(xiàn)實生活背景來確定實際問題導向，是教學中的一種有效方法，特別是在編程等實踐性強的課程中。這種方法強調(diào)從學生的實際生活出發(fā)，挖掘與學生生活緊密相關(guān)的元素，將其轉(zhuǎn)化為具體的教學問題，從而引導學生進行探究和學習。小學生正處于認知世界、積累經(jīng)驗的階段，他們對周圍的事物充滿好奇，喜歡探索未知。因此，將編程教學與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合起來，不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，還能幫助他們更好地理解編程的應用價值。在小學編程教學中，教師可以從學生的日常生活出發(fā)，尋找那些與他們息息相關(guān)的實際問題。例如，在Micro：bit課程的“變臉小魔術(shù)”教學中，教師可以向?qū)W生展示一段京劇變臉表演的視頻，讓學生感受中國傳統(tǒng)藝術(shù)的魅力，并引導他們思考如何在現(xiàn)代科技的支持下實現(xiàn)類似的變臉效果。然后，教師可以指出，在日常生活中，面部表情是我們表達情感和態(tài)度的重要方式之一，同時變臉作為一種傳統(tǒng)藝術(shù)表演形式，以其快速、神秘的變化吸引了眾多觀眾。結(jié)合這兩個現(xiàn)實生活背景，教師可以確定實際問題導向，即如何利用Micro：bit來制作一個簡易的“變臉小魔術(shù)”。這個問題既有趣味性，又有挑戰(zhàn)性，能夠充分激發(fā)學生的探究欲望和創(chuàng)造力。

2.根據(jù)課程教學目標，明確教學重點難點

在前期的教學過程中，學生已經(jīng)初步掌握了Micro：bit的基本操作方法，包括如何下載程序、如何進行單擊和拖拽等基礎(chǔ)操作，這些技能的掌握為學生進一步深入學習Micro：bit編程打下了堅實的基礎(chǔ)?；诖?，圍繞Micro：bit課程的“變臉小魔術(shù)”主題，教師可以進一步明確以下教學目標，以推動學生在編程技能、項目實踐和學習興趣等方面的發(fā)展。（1）理解與探究表情成語的編程表達。引導學生基于“如何使用表情圖案來表達表情成語”進行思考與探究。學生通過查閱詞典或相關(guān)資料，深入理解不同表情成語（如“眉開眼笑”、“愁眉苦臉”等）的內(nèi)涵和情感表達。教授學生如何將這些成語轉(zhuǎn)化為Micro：bit點陣程序上的表情圖案。要求學生學會利用Micro：bit的點陣顯示屏，通過編程創(chuàng)造出能夠代表不同表情成語的圖案。（2）實踐與掌握Micro：bit點陣程序顯示方法。讓學生熟練掌握如何通過Micro：bit控制點陣顯示屏來展示各種表情圖案。引導學生將所學的編程技能應用于實踐，自主制作一個“表情包”項目。（3）培養(yǎng)學習興趣與編程熱情。通過有趣的變臉小魔術(shù)項目和表情成語的編程表達，激發(fā)學生對編程學習的興趣和熱情。鼓勵學生積極主動參與探究過程，讓他們在設(shè)計與創(chuàng)造中體會到編程的樂趣和成就感。培養(yǎng)學生的自主學習能力和問題解決能力，使他們在面對編程挑戰(zhàn)時能夠保持積極的心態(tài)和解決問題的信心。

此外，教師還要明確教學的重點與難點，以此打好后續(xù)教學的基礎(chǔ)。（1）本課程的教學重點。本課程的教學重點是引導學生通過程序編寫的方式，解決“如何使用表情圖案來呈現(xiàn)表情成語”的實際問題。這一重點旨在培養(yǎng)學生的編程實踐能力、創(chuàng)意設(shè)計能力，并加深他們對表情成語的理解。（2）本課程的教學難點。在教學過程中，存在以下難點。其一，表情成語的準確理解。由于表情成語通常蘊含著豐富的情感和文化內(nèi)涵，學生可能對其含義理解不夠深入。因此，如何引導學生準確理解表情成語的含義，并將其轉(zhuǎn)化為可視化的表情圖案，是教學過程中的一大難點。其二，編程技能與創(chuàng)意設(shè)計的結(jié)合。學生需要將編程技能與創(chuàng)意設(shè)計相結(jié)合，設(shè)計出既符合成語內(nèi)涵又富有創(chuàng)意的表情圖案。

3.規(guī)劃主要教學流程，師生做好相關(guān)準備

為確保Micro：bit編程課程的“變臉小魔術(shù)”主題能夠順利且有效地進行，教師需要結(jié)合課程特點、教學目標以及重難點，規(guī)劃詳細的教學流程，并指導學生做好相關(guān)準備[3]。以Micro：bit課程的“變臉小魔術(shù)”為例，所對應的教學流程如下。（1）提出問題階段。教師可以引入主題“變臉小魔術(shù)”，激發(fā)學生的好奇心，同時提出核心問題：如何使用表情圖案來表達表情成語？組織學生分組討論，初步思考可能的解決方案。（2）設(shè)計方案階段。首先，教師可以為學生提供一系列表情成語的示例，并附帶相關(guān)的場景圖片，詳細解釋每個成語的含義和情感表達，這些成語和圖片旨在為學生提供設(shè)計的靈感和出發(fā)點[4]。其次，教師要指導學生初步設(shè)計出表情圖案。為了激發(fā)學生的創(chuàng)意思維，教師要鼓勵學生將成語的含義與圖案設(shè)計緊密結(jié)合。在設(shè)計過程中，教師要巡視課堂，觀察學生的設(shè)計進展，并給予必要的指導和幫助，確保每個學生都能順利進行設(shè)計。（3）項目實施階段。教師要進行演示，向?qū)W生展示Micro：bit編程的基本操作，包括程序的編寫，如何設(shè)置各個LED燈來形成特定的表情圖案，以及如何將編寫好的程序下載到Micro：bit主控板上。在演示過程中，教師要強調(diào)調(diào)試的重要性，及時檢查和修改程序中的錯誤，確保表情圖案能夠準確且流暢地顯示。（4）分享評價階段。首先，學生展示。教師可以讓每個小組輪流展示自己的作品，并解釋設(shè)計理念和實現(xiàn)過程。通過作品展示，學生不僅有機會展示自己的才華和成果，更在互相學習和交流中獲得了新的靈感和啟發(fā)[5]。其次，互相評價。教師可以讓其他小組對展示的作品進行評價，提出改進建議。通過互相評價，學生不僅獲得了來自同伴的寶貴反饋，更在交流與碰撞中產(chǎn)生了新的思考。最后，教師總結(jié)。教師要對本次課程的學習成果進行總結(jié)，強調(diào)創(chuàng)意思維和編程實踐的重要性。通過精心規(guī)劃教學流程和做好相關(guān)準備，教師可以更加有針對性地解決教學中的重點和難點問題，從而提高教學質(zhì)量。同時，這也有助于教師及時反思和調(diào)整教學策略，以適應學生的學習需求。

4.合作探究實施項目，做好相關(guān)點撥指導

在編程相關(guān)項目實施階段，根據(jù)問題導向式教學模式的要求，教師應當指導學生進行小組合作探究，這樣才能更好發(fā)揮學生自身的力量，讓學生在分析問題與解決問題的過程中，提高問題解決能力[6]。由于學生的編程基礎(chǔ)相對薄弱且思維能力有限，教師在教學過程中需要給予恰當?shù)狞c撥和指導，以協(xié)助學生順利解決在編程過程中遇到的問題。其一，合作探究實施。首先，分組與任務(wù)分配。教師可以將學生分成若干小組，確保每個小組內(nèi)有不同編程水平的學生，以互幫互助。同時，每個小組要選出一名組長，負責協(xié)調(diào)小組成員的任務(wù)分配和進度跟蹤。其次，項目探究。教師可以讓小組內(nèi)成員共同討論如何設(shè)計表情圖案，并確定要展示的表情種類，同時引導學生探索Micro：bit的編程環(huán)境，嘗試編寫控制點陣顯示的代碼。此外，教師要鼓勵學生們在小組內(nèi)分享自己的編程心得，共同解決遇到的問題。最后，實踐編程與調(diào)試。教師要讓學生根據(jù)討論結(jié)果，編寫程序，實現(xiàn)表情的顯示和切換。在編程過程中，學生需要不斷調(diào)試代碼，確保表情圖案能夠正確顯示。其二，相關(guān)點撥指導。首先，項目啟動指導。教師可以介紹項目背景和目標，激發(fā)學生對項目的興趣，同時展示一些成功的Micro：bit表情顯示案例，為學生提供靈感。其次，技術(shù)點撥。教師可以針對學生在編程過程中遇到的常見問題，如點陣顯示錯誤、表情切換不流暢等，提供解決方案或思路。同時，教師可以演示如何使用Micro：bit的編程環(huán)境，以及編寫控制點陣顯示的基本代碼，對學生進行技術(shù)指導。再次，合作引導。教師可以鼓勵小組內(nèi)成員積極交流想法，共同解決問題。當小組內(nèi)出現(xiàn)分歧時，教師應及時介入，引導學生通過討論達成共識。最后，進度監(jiān)控與反饋。教師要定期檢查各小組的進度，了解學生在項目實施過程中遇到的困難。同時，對于進度滯后或遇到難題的小組，教師要提供額外的指導和幫助，及時給予正面的反饋和建設(shè)性的意見，激勵學生持續(xù)努力。通過這樣的合作探究實施項目，并輔以教師的點撥指導，學生不僅能夠提升編程技能，還能培養(yǎng)團隊協(xié)作能力和問題解決能力[7]。

5.歸納總結(jié)學習內(nèi)容，學生分享綜合評價

在編程課程的最后環(huán)節(jié)，教師要根據(jù)學生學習情況，結(jié)合課程的教學主題、教學目標、重點難點等，利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，引導學生對所學內(nèi)容進行系統(tǒng)的總結(jié)。此舉不僅旨在鞏固學生的知識體系，更在于激發(fā)他們的創(chuàng)造力和分享欲，鼓勵他們大膽展示自己的程序設(shè)計思路[8]。同時，為了全面而公正地評估學生的學習成果，教師可發(fā)放一份細致入微的作品評價表。這份評價表首先交由學生進行自我測試和初步評價，然后教師進行總結(jié)評價。在這一過程中，教師要致力于構(gòu)建一個多維度、多主體、多方式交織的綜合評價體系，既要注重對學生技能的考量，也要重視對學生創(chuàng)造力和團隊協(xié)作能力的評估。例如，在Micro：bit課程中的“變臉小魔術(shù)”教學中，教師可以邀請各小組代表上臺，展示他們的編程作品，并詳細闡述作品的功能和技術(shù)實現(xiàn)，然后引導學生根據(jù)作品評價表進行自我評價和相互評價。通過這樣的評價方式，學生能夠根據(jù)評價結(jié)果和他人的反饋，不斷完善程序設(shè)計，從而有效提升編程的整體質(zhì)量和實用性。

6.結(jié)合總體教學情況，實施相應效果測評

首先，回顧和總結(jié)。教師要對整個教學過程進行全面的回顧和總結(jié)，包括教學內(nèi)容的選擇是否切合學生實際、教學方法的應用是否得當、學生互動是否積極、作業(yè)和項目完成情況是否符合要求等。通過對這些方面的綜合考量，教師可以對教學的總體效果有一個初步了解[9]。其次，設(shè)計效果測評方案。教師要設(shè)計并實施具體的測評方案，包括書面測試、編程作品評估、學生自評和互評等多種形式。在書面測試中，教師可以設(shè)計包含課程重點知識和技能的題目，以檢驗學生對基礎(chǔ)知識的掌握情況。在編程作品評估中，教師可以讓學生展示自己的編程成果，教師則根據(jù)作品的創(chuàng)意、實用性、代碼質(zhì)量等方面進行評價。在學生自評和互評過程中，教師可以幫助學生反思自己的學習過程，同時從同伴那里獲得寶貴的反饋。在實施測評的過程中，教師要確保測評的公正性、客觀性和準確性，這要求教師在設(shè)計測評方案時要充分考慮學生的實際情況和能力水平，避免使用過于復雜或超出學生能力范圍的測評工具。最后，分析測評結(jié)果。教師需要對測評結(jié)果進行深入的分析和解讀，包括統(tǒng)計和分析各項測評數(shù)據(jù)，找出學生在編程學習中的優(yōu)勢和不足，以及教學中存在的問題和改進的空間。通過這些分析，教師可以為學生提供有針對性的反饋和建議，幫助他們更好地提升編程能力和綜合素質(zhì)。

三、結(jié)語

綜上所述，面向問題解決能力培養(yǎng)的小學編程教學是一種創(chuàng)新型教學模式，它強調(diào)以學生為中心、以問題為導向、以實踐為主線的教學理念。通過實施這種教學模式，教師不僅可以提高學生的編程技能和計算思維水平，還可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。在小學編程教學中，教師要基于現(xiàn)實生活背景，確定實際問題導向；根據(jù)課程教學目標，明確教學重點難點；規(guī)劃主要教學流程，做好相關(guān)準備；與學生合作探究實施項目，做好相關(guān)點撥指導；歸納總結(jié)學習內(nèi)容，讓學生分享綜合評價；結(jié)合總體教學情況，實施相應效果測評。這樣，能有效提高學生基礎(chǔ)編程能力。

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Exploration of Primary School Programming Teaching for Cultivating Problem Solving Abilities

Zhai Kun

（Beijing Xuanwu Youth Science and Technology Museum， Beijing 100053， China）

Abstract： With the rapid development of information technology， programming teaching has gradually entered primary school classrooms. Primary school programming teaching is not only about teaching students how to write code， but more importantly， it cultivates their logical thinking， innovative thinking， and problem-solving abilities through the programming process. The article is based on the teaching example of Micro： bit course， emphasizing the significance of primary school programming teaching for cultivating problem-solving ability， and exploring the teaching strategy for primary school programming for cultivating problem-solving ability， aiming to improve students problem-solving ability.

Key words： problem-solving ability； primary school programming； face changing magic trick； Micro：bit course； ability development