面向兒童的編程思路引導(dǎo)設(shè)計

朱彩蘭

《自相矛盾（二）》《高塔比一比》兩個案例都與程序設(shè)計有關(guān)，雖然具體內(nèi)容不同（分別為廣播、比較數(shù)的大小），軟件也不同（分別為編程貓、Scratch），但卻體現(xiàn)出一些共性，這些共性是根據(jù)兒童的認(rèn)知特征來進(jìn)行設(shè)計的，后文逐一分析。

案例分析

1.《自相矛盾（二）》案例分析

該案例的幾個關(guān)鍵點提煉如下。

第一，互動游戲設(shè)計。在熱身學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，先讓學(xué)生觀看微視頻了解廣播的具體內(nèi)涵以及使用方法。學(xué)生看過廣播的功能介紹之后，只是有了初步的認(rèn)知，未必能真正理解。教師精心設(shè)計了小游戲，引導(dǎo)學(xué)生在游戲的過程中掌握規(guī)則，從而理解廣播的功能。游戲中借助不同的暗號設(shè)計幫助學(xué)生體會或認(rèn)識：一個角色可以給多個角色發(fā)送不同的廣播，一個角色可以給不同的角色發(fā)送相同的廣播，可以給同一個角色發(fā)送不同的廣播，促進(jìn)學(xué)生更為全面、深入地認(rèn)識廣播。在游戲活動中，參與游戲的學(xué)生在接受廣播并做出相應(yīng)的反饋中，獲得了直接的經(jīng)驗，根據(jù)戴爾的經(jīng)驗之塔，這屬于“做的經(jīng)驗”。未參與游戲的學(xué)生通過觀察游戲活動理解廣播，獲得的是“觀察的經(jīng)驗”。在這些經(jīng)驗基礎(chǔ)上，后續(xù)環(huán)節(jié)借助自己編寫程序完成廣播功能，促進(jìn)“做的經(jīng)驗”或“觀察的經(jīng)驗”向“抽象的經(jīng)驗”轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)對廣播的真正理解、內(nèi)化認(rèn)識。

第二，任務(wù)漸進(jìn)性安排。三個任務(wù)逐步放手，學(xué)生的探索空間逐漸增多，體現(xiàn)“由扶到放”的過程。在任務(wù)一中，教師帶領(lǐng)學(xué)生完成思路梳理后，讓學(xué)生在上節(jié)課程序的基礎(chǔ)上添加“廣播”和“圍觀”的功能，而且指令積木直接提供給學(xué)生，學(xué)生只需要將指令積木放到合適的位置就行。這種方式，一方面避免了學(xué)生尋找積木浪費時間，降低了任務(wù)的難度；另一方面，利用半成品，促進(jìn)學(xué)生將精力集中于對發(fā)送廣播、接受廣播模塊的理解與相應(yīng)的操作，突出重點。任務(wù)一的操作要求是“先在組長電腦完成書生圍觀的積木搭建，再回各自電腦完成書生和小女孩圍觀”，操作安排上先集體完成，再分頭獨立完成。集體完成時，學(xué)生可以互相討論形成正確的認(rèn)識，從而降低了難度。有了任務(wù)一的鋪墊與基礎(chǔ)，任務(wù)二改變要求，“先在各自電腦完成，組長完成后檢查小組完成情況”，即放手讓學(xué)生獨立完成，且是指定的任務(wù)。通過組長的檢查可以及時發(fā)現(xiàn)問題，確保學(xué)生真正理解并能在計算機(jī)上獨立實現(xiàn)。任務(wù)三的要求是先在各自電腦完成再進(jìn)行組內(nèi)展示，同樣是學(xué)生獨立完成，但任務(wù)性質(zhì)發(fā)生了變化，具有一定的開放性，且組內(nèi)展示時可以相互借鑒。從任務(wù)一到任務(wù)三，盡管探索程度不同，但整個過程都是學(xué)生探索，沒有教師的直接告知，借助半成品、小組合作等多種方式促進(jìn)學(xué)生探索的成功。

第三，尊重成語寓意。任務(wù)三“天馬行空”要求在不改變成語寓意的基礎(chǔ)上，“充實故事情節(jié)，添加創(chuàng)意”。這一要求與知識與技能無關(guān)，更多的是涉及情感態(tài)度與價值觀。因為創(chuàng)意環(huán)節(jié)如果只關(guān)注好笑、好玩，甚至惡搞，便失去了教育本來的意義。實際上，“課程思政”大環(huán)境下，類似素材教學(xué)都需要關(guān)注此類問題。增加這樣有意識的提醒，學(xué)生在作品設(shè)計中便能加入自己的貼近現(xiàn)實的思考。聽課中發(fā)現(xiàn)，有一位學(xué)生的作品是，書生質(zhì)疑之后，便與女孩揚(yáng)長而去，不等待賣家回答，說明根本不相信。也有作品增加了書生的表達(dá)，“呵呵”一聲，用以表示對賣家的嘲笑。還有的作品最后增加了成語的寓意，并且借助隱藏功能實現(xiàn)了場景的變換。可見，這樣有一定限制性的作品，可以引導(dǎo)學(xué)生對成語的理解，并利用技術(shù)來表達(dá)自己的理解，實現(xiàn)技術(shù)學(xué)習(xí)與成語教育的雙重目標(biāo)。

第四，評價多元。評價環(huán)節(jié)雖然僅有四個問題，但分別涉及編程技能、動畫設(shè)計、成語故事寓意、小組合作，學(xué)生可以選擇其中之一來談本節(jié)課的收獲，四個維度的提供潛移默化地對學(xué)生形成了影響，發(fā)揮了評價的引導(dǎo)作用。

2.《高塔比一比》案例分析

該案例的特點主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

第一，借助動畫完成流程圖。這一點體現(xiàn)在任務(wù)二中，學(xué)生不知道如何比較兩組數(shù)據(jù)的大小，教師引導(dǎo)學(xué)生借助流程圖來梳理編程思路。但學(xué)生畫流程圖顯然難度較大，因此教師提供了半成品流程圖框架，學(xué)生只需補(bǔ)充剩下的三個部分即可。只有三部分空白看似簡單，但實際上隱含著對比較結(jié)果的處理。如果學(xué)生能夠根據(jù)兩座高塔比較的結(jié)果準(zhǔn)確設(shè)定最高塔，說明學(xué)生真正理解了思路。因此，此處半成品策略幫助學(xué)生將精力集中在理解上，為后續(xù)程序?qū)崿F(xiàn)奠定認(rèn)識基礎(chǔ)。

第二，借助對比促進(jìn)學(xué)生探究。這一點體現(xiàn)在任務(wù)三即“師生交流梳理編程思路，明確需要經(jīng)過兩次數(shù)據(jù)的大小比較，方能得出結(jié)果”中。案例中只給出了簡單的描述及靜態(tài)的圖示，在實際教學(xué)中，這里是借助自定義動畫逐步呈現(xiàn)內(nèi)容，從而循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識，這也是本課難點突破的重要環(huán)節(jié)。第一步，第一、第二座塔比較得到最高塔之后，呈現(xiàn)最高塔與第三座塔的比較再次得到最高塔。這樣，通過兩個數(shù)大小比較與三個數(shù)大小比較的對比，幫助學(xué)生理解基本思路，明確思路的相似性，促進(jìn)思路遷移。第二步，呈現(xiàn)第一、第二座塔比較的具體指令模塊，幫助學(xué)生在思路與實現(xiàn)指令之間建立直觀的聯(lián)系。這里也可以看作是對比，即思路與指令的對比，其目的是建立聯(lián)系并為第三座塔加入比較奠定指令應(yīng)用的基礎(chǔ)。第三步，呈現(xiàn)第三座塔與已有最高塔比較的指令。這里再次采用了半成品策略，提供了結(jié)構(gòu)框架及部分指令，學(xué)生只需要完成一條指令即可。要完成這一步，學(xué)生可以根據(jù)思路，同時參照第一、第二座塔比較的具體指令模塊，因此難度被有效降低。這一步實際上也利用了對比，即第三座塔與已有最高塔比較的思路與具體指令的對比，考查學(xué)生將思路轉(zhuǎn)化為程序的能力。此外，還有第一、第二座塔比較的程序與第三座塔與最高塔比較的程序的對比，考查學(xué)生的遷移能力。在這兩種對比的雙重加持之下，難點得以有效突破。整體來看，任務(wù)三通過思路對比、思路與程序?qū)Ρ取⒊绦蚺c程序?qū)Ρ扔行崿F(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。

案例共性解讀

盡管兩個案例在教學(xué)內(nèi)容上有差異，但兩者在許多方面都有共性，例如，教師定位于指導(dǎo)者與引導(dǎo)者充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，又如，通過拓展促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識加深。此處想要探討的是，兩個案例在編程思路的引導(dǎo)上具有共性。一般來說，編程的基本步驟為分析問題、設(shè)計算法、編寫程序、運(yùn)行調(diào)試，而設(shè)計算法環(huán)節(jié)往往又會借助流程圖來實現(xiàn)。但對于小學(xué)生來說，嚴(yán)格按照這種標(biāo)準(zhǔn)流程，多數(shù)情況下學(xué)生難以理解。因此，兩個案例不約而同地采用了一些輔助的方式促進(jìn)學(xué)生對思路的理解。《自相矛盾（二）》是通過梳理成語故事的過程幫助學(xué)生了解思路，即用成語故事流程代替程序流程圖。在編寫程序環(huán)節(jié)，則是通過給定指令積木的方式凸顯重點。《高塔比一比》則是讓學(xué)生在動畫中拖動完成半成品的流程圖，雖然使用了流程圖，但由于只是補(bǔ)充，所以難度降低。在編寫程序環(huán)節(jié)，則是通過多種方式的對比，促進(jìn)學(xué)生理解并將所學(xué)遷移，從而突破難點。兩個案例采取策略的選擇是尊重小學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的結(jié)果，值得借鑒。

還有更多的小學(xué)程序設(shè)計案例圍繞流程圖做了某些變換，以促進(jìn)學(xué)生理解。例如，《足智多謀的小海龜》案例中也采用了流程圖，且是學(xué)生完成。但教師事先將流程圖打印出來并打散成卡片，讓學(xué)生分組來給卡片排隊組成完整的流程圖，在此過程中了解算法。顯然，學(xué)生重新組合流程圖比自己來畫難度要低許多，也有利于將精力集中在對思路的理解上。

還有些案例是通過其他方式促進(jìn)學(xué)生對編程思路的理解。例如，《機(jī)器人方陣——聲控機(jī)器人》案例中，教師先引導(dǎo)學(xué)生了解實現(xiàn)機(jī)器人方陣需要經(jīng)歷的環(huán)節(jié)，即設(shè)計意圖—流程圖—程序編寫—演示，然后通過分析聲控的工作原理引出流程圖，這里的流程圖是教師提供的，繼而通過流程圖與程序的對比，促進(jìn)學(xué)生對思路的把握。值得一提的是，在這個案例中，多次運(yùn)用到對比，包括流程圖與聲控?zé)舫绦驅(qū)Ρ取⒙暱責(zé)舫绦蚺c聲控機(jī)器人行走程序?qū)Ρ取⒙暱貦C(jī)器人唱歌程序塊位置的對比，在對比中促進(jìn)學(xué)生理解、遷移所學(xué)。又如，《聞雞起舞》（青島富源路小學(xué)趙虹）案例中，教學(xué)根據(jù)分析問題、設(shè)計算法、編寫程序、運(yùn)行調(diào)試的步驟展開，但在設(shè)計算法部分，將任務(wù)做了分解，分解到角色、背景等的相關(guān)變化，再引導(dǎo)學(xué)生逐步完成。采取任務(wù)分解的方式也是為了降低難度。

高中的編程教學(xué)中有時候也會做些變換，例如，《算法的表達(dá)——畫程》（南京一中張鈺）案例中是借助畫程軟件實現(xiàn)算法的表達(dá)，要求學(xué)生在畫程中畫出流程圖。與在紙上畫出流程圖不同，畫程中有相應(yīng)的要求，需要符合軟件及編程規(guī)則。符合規(guī)則的流程圖，可以直接編譯，即畫程中的流程圖，實際上介于我們慣常認(rèn)識的流程圖與程序之間。這樣，學(xué)生畫流程圖的過程，既是梳理思路，同時還是完成部分程序的過程。