小學(xué)圖形化編程的逆向教學(xué)設(shè)計與實踐

摘要：本文以《海底世界》一課為案例，從教學(xué)目標(biāo)設(shè)定、逆向教學(xué)過程設(shè)計，以及教學(xué)效果反饋設(shè)計等方面展開研究，探索逆向教學(xué)的系統(tǒng)化過程及可行性，目的在于提出既滿足學(xué)生需求，又能提高學(xué)生計算思維和創(chuàng)新能力的教育教學(xué)新模式。

關(guān)鍵詞：UbD理論；圖形化編程；海底世界

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）13-0072-03

問題提出

皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論提到，高段小學(xué)生正處于具體運(yùn)算階段，此時的兒童從表象性思維中解脫出來，其認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已經(jīng)具有了抽象概念，因而能夠進(jìn)行邏輯推理，但運(yùn)算仍離不開具體事物的支持。因此，從學(xué)生較為熟悉的游戲入手，不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還能幫助其理解編程規(guī)則，提升計算思維能力和創(chuàng)新能力。然而，在程序編寫的問題解決過程中，學(xué)生思維展開的隨意性與問題解決的指向性相互矛盾，如果任由學(xué)生隨意展開思維，其獲得正確問題解決的可能性往往較小，難以達(dá)成思維的訓(xùn)練和素養(yǎng)的落實。

逆向教學(xué)案例設(shè)計

逆向教學(xué)設(shè)計（UbD）理論旨在根據(jù)學(xué)生特征和課程特點，以實現(xiàn)系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)為目的，設(shè)計有效的教學(xué)過程和學(xué)習(xí)效果反饋方案。其教學(xué)設(shè)計步驟為：確定進(jìn)階的預(yù)期結(jié)果→確定合適的評估證據(jù)→確定學(xué)習(xí)體驗和教學(xué)。

1.評價標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計

評價標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先設(shè)計是將學(xué)習(xí)目標(biāo)細(xì)化、具體化和任務(wù)化，以便教師和學(xué)生都能清楚地了解需要用什么證據(jù)來評價學(xué)習(xí)效果，以及什么樣的證據(jù)能夠認(rèn)定何種等級。這種方法不僅有助于學(xué)生自我認(rèn)知和行為自覺的培養(yǎng)，還能夠讓教師從多個角度觀察學(xué)生的成長，從而進(jìn)一步完善教學(xué)。

例如，依據(jù)《海底世界》一課，筆者設(shè)計了評價體系表（如下頁表1）及學(xué)習(xí)過程評價量規(guī)表（如下頁表2）。

通過自評（占50%），學(xué)生可以更加清晰地認(rèn)識到自己的優(yōu)點和不足，從而有針對性地改進(jìn)自己的學(xué)習(xí)方法。另外50%的評價則是由他人進(jìn)行的主觀評價，包括同學(xué)之間的互評和教師對學(xué)生的評價。這種評價方式可以提供更加客觀、全面的視角，有助于學(xué)生辯證地看待自己的成長。

2.教學(xué)設(shè)計

筆者依據(jù)擬定的評價標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合作品設(shè)計邏輯，對《海底世界》一課進(jìn)行了如下教學(xué)設(shè)計。

階段一：預(yù)期結(jié)果

學(xué)習(xí)遷移：①能將復(fù)雜問題分解為簡單問題，經(jīng)過反復(fù)迭代測試實現(xiàn)問題解決。②能利用生活經(jīng)驗，將海洋生物鏈融入到作品創(chuàng)作中，在作品的創(chuàng)意化設(shè)計中，體會編程作品創(chuàng)作的思想方法。

理解意義：①通過頁面坐標(biāo)軸，了解角色所在坐標(biāo)位置，并明確頁面的邊界坐標(biāo)值。②分析“大魚吃小魚”的作品邏輯，“被吃”即角色隱藏，捕食者因捕食體型增長。

基本問題：①“小魚”可以在什么區(qū)域反復(fù)出現(xiàn)？②怎么表現(xiàn)“小魚”被吃了？③“大魚”吃了“小魚”，“大魚”會有什么變化？

應(yīng)掌握知識：角色造型切換；角色隨機(jī)位置的設(shè)置；“小魚”隱藏和重新出現(xiàn)的設(shè)置；角色移動的方式（鼠標(biāo)或鍵盤操作）；變量計分器。

應(yīng)掌握技能：能通過描述“大魚吃小魚”的過程，將自然語言轉(zhuǎn)換為編程語言；能利用編程積木實現(xiàn)“大魚吃小魚”的效果；能利用變量實現(xiàn)作品中的增量需求，如“吃了幾條魚”等。

階段二：評估證據(jù)

表現(xiàn)性任務(wù)：①能分析“大魚吃小魚”的作品邏輯，并有條理地跟同伴分享自己的作品思路；

②能根據(jù)海底生物鏈的邏輯，增加魚的種類，提升捕食難度，使作品更有創(chuàng)意且合理。

其他證據(jù)：①知識點測試。利用問卷星完成知識點理解測試。②提升練習(xí)。思考“大魚吃小魚”的作品模型可以應(yīng)用在哪個場景中，并嘗試實現(xiàn)。③反思。想一想，說一說作品優(yōu)化的過程。

階段三：學(xué)習(xí)計劃

①回顧生活中海底生物鏈的情況，了解“大魚吃小魚”的邏輯。

②利用自然語言描述“大魚吃小魚”的過程，并結(jié)合圖形化編程平臺，將自然語言轉(zhuǎn)化為編程語言。

③利用“跟隨鼠標(biāo)指針移動”或鍵盤“上下左右”鍵控制“大魚”移動，通過“隨機(jī)”+“移動X步”實現(xiàn)“小魚”的自由移動。

④利用“隱藏”積木控制角色實現(xiàn)“被吃”效果。

⑤設(shè)計問題鏈，先獨立解決基礎(chǔ)捕食效果，再小組討論，在交流展示中改進(jìn)作品。

⑥引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注海底生物鏈，了解海洋生物多樣性，豐富作品中的捕食邏輯關(guān)系，在交流研討中豐富作品。

⑦了解變量的使用方法，利用變量設(shè)置計分器、生命值、成長經(jīng)驗等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)作品角色的養(yǎng)成效果，提升作品的質(zhì)量。

圖形化編程平臺實現(xiàn)

在制訂評價標(biāo)準(zhǔn)時，教師要充分考慮學(xué)生的差異性，并為學(xué)生發(fā)展預(yù)留一定的空間。這種預(yù)留空間并不意味著放棄評價標(biāo)準(zhǔn)，而是要在預(yù)設(shè)與生成之間尋求一種平衡。

例如，大魚游動的動效分析，大魚要實現(xiàn)的效果是由人控制大魚的游動。以kitten平臺的代碼為例，可以設(shè)計如表3所示的幾種方案。

表3中的四種方案主要聚焦控制大魚的方式，在移動方式上除了利用坐標(biāo)移動，還可以使用積木塊“移動”配合“面向X方向”等實現(xiàn)。方案2和方案3雖然同樣是利用“A”“S”“D”“W”按鍵控制移動，但在具體的應(yīng)用中仍有不同。因此，在評價學(xué)生作品時，教師不能就代碼論成效，而要將作品放在具體情境中分析其可行性，不同作品設(shè)計邏輯不同適合的代碼也不同。教師在評價環(huán)節(jié)要注重引導(dǎo)學(xué)生回歸作品設(shè)計背景和故事邏輯，“就事論事”來評論，不追求代碼復(fù)雜度、精致化，重點在于問題解決。

參考文獻(xiàn)：

林敏.基于地理核心素養(yǎng)培育的逆向教學(xué)設(shè)計——以高中地理“正午太陽高度角”為例[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2017（24）：11-14.

本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度立項課題“促進(jìn)深度理解的小學(xué)信息科技項目化學(xué)習(xí)設(shè)計研究”（課題編號：FJJKZX23-325）、廈門市集美區(qū)小學(xué)市級學(xué)科帶頭人（市管區(qū)培）2023年度課題“指向計算思維發(fā)展的小學(xué)信息科技跨學(xué)科學(xué)習(xí)實踐研究”（課題編號：XMXDJM2023020149）的研究成果。