基于KODU程序設計課程的教學實踐研究

郭姝菲

2017年7月，國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》，該規劃明確強調在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育。中小學階段，人工智能與編程相關課程主要以信息科技學科為載體，主要著眼于培養學生的計算思維、邏輯思維以及問題解決能力。具體來說，這些素養能力離不開學生自身在程序設計課程中的學習積淀與收獲體悟。

Kodu作為一款適合青少年學習的可視化編程軟件，已經在多個國家得到廣泛關注。早在2015年初，上海市虹口區的初中信息科技教師團隊就已經開始了對Kodu軟件的學習與探索，且在教研員的帶領下，編寫了教材《跟我學做GAME：KODU程序設計入門》。由于Kodu具有簡便、易學的特點，適合作為學生編程學習的啟蒙工具，對Kodu程序設計課程進行校本實施與課堂實踐的相關研究，有利于充實中小學編程教育、提升學生計算思維與問題解決能力、提高教師專業水平與教學能力。因此，基于Kodu程序設計課程的教學實踐研究具有極大意義。

一、Kodu程序設計課程的優勢特征

Kodu是一款適合青少年學習的可視化編程軟件，已經在多個國家得到廣泛關注，也有多個國家的部分學校已經開設了Kodu課程。不同于命令較為冗長、結構較為復雜的VB、C++等編程軟件，Kodu以視頻游戲的模式介紹編程概念，該語言沒有使用教科書中的變量和字符串等抽象名詞，而是利用一個3D游戲平臺，通過對游戲中動態角色的編排程序，使這些角色做出各種動作。Kodu是一款面向對象的程序編程軟件，其操作界面也并不深奧難懂，只需要通過鼠標就能進行操作，利用WHEN…DO…語句即能對對象進行編程，學生操作簡便、易學，在分享游戲的同時，體驗成功的喜悅，激發學生的學習興趣，開闊學生的視野。這樣畫面精致、入門容易、學習有趣的Kodu深受學生的喜愛。

從初中學生的身心發展特點來看，初中低學段的學生正是抽象邏輯思維形成期，相比于較為復雜的VB、C++等編程軟件，Kodu趣味程序設計課程更加符合他們的學習與成長需求。加之初中學生接受新事物的能力較強，而Kodu簡單靈活，即使沒有編程基礎也能輕松掌握。

一方面，Kodu趣味程序設計課程有助于培養學生解決問題和邏輯思考的能力。在編程課程中，常常涉及解決問題。每一項編程任務都包括了發現問題—分析問題—將問題分解成各個部分—選擇解決問題的方法—用所學的程序編程語言來表達的過程。而這樣編程學習的過程，能夠培養學生解決問題和邏輯思考能力。加之Kodu具有三維場景和模式化的編程方式，易學易用，是一款適合學生使用的程序開發工具。在教學中，很多零基礎的學生也能輕易上手實踐，Kodu程序軟件規避了復雜的程序語言，通過WHEN…DO…語句的程序編寫，實現對象功能的呈現，并在程序編排的過程中逐步形成計算思維。

另一方面，Kodu趣味程序設計課程有助于提升學生的抽象思維能力和發散性思維能力。編程學習其實就是一種語言的學習，如果說學習外語是為了和外國人溝通，那么學習編程就是為了和計算機溝通。因此，學生在學習編程的過程中，更需要一種把抽象化為具象的能力，讓計算機能夠通過Kodu的程序編排，了解和表達抽象的事物。抽象思維能夠在分析事物時抽取事物最本質的特性，培養學生的這種能力可以在解決問題的過程中抓住其關鍵特征，化難為易，變成計算機可以處理的模型，以較好地解決問題。在具體教學實踐中，面對同一問題的解決，卻有著不同的方法。因此，發散思維可以從問題的不同角度入手進行探索，從不同層面進行分析，活躍思維，產生大量的、獨特的新思想。Kodu程序設計課程不僅要讓學生學會編程，更要讓其體驗程序開發的完整過程，了解計算機工作和解決問題的方式，從而發展計算性思維。本課程就是將信息科技課堂實踐經驗和資料積累，向課程、教材和教學轉化，為Kodu編程教學提供一定的參考。

對于教師來說，Kodu趣味程序課程設計與應用的教學實踐研究要以課程校本化為落腳點，同時關注新技術的學習、學科的發展，以學習研修為引領，以教育科研為先導，以教育教學為主陣地，促進專業知識能力與教育教學能力更大的提高。

二、Kodu程序設計課程的實踐策略

為了實現課程目標，提升學生的核心素養與教師的專業素養能力，需要在結合Kodu程序設計課程的優勢特征的基礎之上，對教學實踐策略進行提煉。筆者基于自身參與Kodu區本教材編寫的經驗以及日常的教學實踐，對Kodu程序設計課程的實踐策略總結如下：

1.基于問題導向 培育學生計算思維

樹立現代的教學理念，以促進學生全面發展為根本目標，關注學生在學習過程中分析、解決問題的能力。在Kodu教學過程中，借助手機、IPAD希沃授課助手來進行授課，不隨意打斷學生的思路，預留更多讓學生思考和實踐的時間。在初次進入Kodu新世界時，學生第一眼認為和他們平時玩的游戲“我的世界”很相似，有種先入為主的感覺，順著學生的思路，就直接讓學生加載課程資源中的游戲進行玩中學。初嘗游戲體驗后，學生對Kodu里的世界，有了新的認識，提出了更多的問題。諸如，這里的場景是如何搭建的？如何做到有山有水有樹有動物的？這個主角是怎么說話的？為什么這個角色能行走呢？……

學生帶著問題進入課堂的學習，教師則將問題進行有序的歸類，根據不同的課堂設計分別提出相應的問題，學生通過解決問題來獲得新知，有些同學則是大膽地操作，反復嘗試，最終獲得所需的程序編排效果，也有些同學則通過課程資源中的實例查詢操作方法，不同的方法和手段只為同一個目的，解決自己的困惑，從老師引導學生發現問題，到共同分析診斷問題，直到學生通過探究嘗試解決問題，逐步培養學生問題意識、批判精神，提升其邏輯思維能力和問題解決能力。

當學生面對他們從沒接觸過的編程軟件Scratch的一道練習題時，接觸過Kodu課程的學生與不了解任何一款編程軟件的學生存在著明顯的差異，這不僅僅來自知識遷移帶來的增益，更多的是通過Kodu學習帶來的問題解決能力、邏輯思維能力和學習能力的提升。

2.選擇動態分組 推動學生個性成長

小組合作一直是我們常用的教學手段，讓程度不同的學生組隊合作，不僅提高了學習的效率，同時也增強互幫互助的意識，懂得協作的重要性。在Kodu課堂中，教師尊重學生對分組的需求，引入了動態分組的機制，即根據教學內容和任務的不同進行合理化分組。

對于一個小作品的制作初期，不少學生更愿意選擇“單干”，從迷宮場景的搭建、角色的設置、游戲規則的制定，到程序的規劃設計，全部是獨立思考、獨立完成，其間他們有一種對作品完全的掌控權，當作品完成時，他們往往會獲得極大的成就感和幸福感。隨著作品完成度的提高，學生更愿意組成能夠互助測試作品，為對方提出修改建議的討論小組或是分享小組，達成一種互助關系或分享形態。

當學習任務和制作難度不斷提升時，一種分工互助式的小組形態更利于提高作品的完成效率，基礎薄弱的學生在組內能獲得更多的幫助，技能精熟的學生在組內儼然成為了“team leader”，提升了領導力、溝通力和自信心，組員們能夠從討論、思辨、互助輔導、頭腦風暴、據理力爭、妥協中形成個人特色，獲得個性成長。

教材第八單元《自主游戲項目的設計與開發》就是為學生學會分組而設計的。當學生拿到任務清單時，又提出了自由選擇隊員的要求。從分組中可見，帶頭組隊的學生會將平時志趣相同、操作能力較強的同伴組成新的團隊，進行項目經理、游戲設計師、美工、程序員等角色的合理分工，通過團隊合作完成游戲的設計與開發。然而剩下的同學也不甘示弱，組成新的團隊，雖然團隊間存在著差異，但每組同學都團結一致為完成自己的游戲項目努力。可見動態分組機制的存在，使得學生課堂中交流密切，促進認知發展與“自我”成長的整體化學習體驗，從而更大程度上激發了學生的發散思維。

3.堅持以評促學 提升學生思辨能力

課堂評價不僅是老師對學生課堂學習有效性的評價，還應體現學生在學習過程中的評價等。在Kodu趣味程序設計自主拓展課的評價中，除了體現其過程性的記錄以外，還應注重學生的自評、生生的互評等，特別在游戲測評階段，發揮學生間的評價，尊重每一位學生評價，積極從評價中吸取經驗，改正其缺陷，從而為學生核心素養的形成創造良好的條件。以下是學生在一次游戲調試與修改時的片段摘錄：

測試時應注意的方面：

（1）小酷（主角）是否能根據程序設置的操控方式運動？

可以。

（2）障礙物是否能達到設計要求？

不能，障礙物較少;可以將迷宮的復雜度提高，增加障礙物的功能。

（3）是否設置了游戲的限制時間？時長是否合理？

沒有游戲限制，我認為在時間上面可以將時間限制一下，如果時間一到，還未找到出口，就代表輸了;若時間還未到就找到出口，則代表贏了。

從以上的學生游戲調試與修改評價表中，我們可以發現試玩者客觀的評價，以及合理性的意見，讓游戲制作者在后階段作品的修改更有方向性和目的性。

三、研究成效與展望

對Kodu程序設計課程進行的教學實踐研究基于課程本身的優勢特征，不僅有利于提升學生的核心素養，促進學生在編程學習中的積極參與及反思實踐;還有利于提升教師在學科專業領域能力與教育教學能力，即這一研究成效具有雙向、共生的特點。

1.教師的轉變

在新形勢的教育背景下，教師的教學任務不單單是給予知識的傳授，更重要的是讓學生掌握學習的方法，在樂中學，從而激發學生的學習興趣。因此，現在課堂不僅僅是老師的舞臺，更是師生間互動的平臺，有時更是師生間的共同學習平臺。在不斷地教學研究過程中，自身的能力也得到了一定的提高。

2.學生的轉變

對于初中生來說，愛玩游戲是他們的天性。通過游戲化的學習，站在設計師立場的游戲程序設計，調動了他們的學習熱情，使他們發言踴躍、討論熱烈。對于從不玩游戲的教師來說，在課堂上更愿意傾聽學生的敘述和設想，保留他們的建議和想法，作為課堂實例進行授課的延續，讓他們在這個舞臺上充分展示自己的才能，一方面提高學生的學習積極性，另一方面提升學生的成就感。

特別是有三位我教過的八年級學生，他們從七年級選上Kodu程序入門以來，從最初的初學者，到現在的“小老師”，能隨時解決課堂中學弟學妹們提出的問題，在學校科技節“我設計游戲，你來玩”的活動中大顯身手。從內容策劃、游戲設計到活動的主持，吸引了很多低年級學生來參加活動，其中“迷宮大逃亡”的闖關游戲還風靡一時，收獲眾多粉絲。

3.研究展望

實踐過程與研究路徑具有螺旋上升的特點，筆者也在厘清研究問題、探究解決方法的過程中不斷發現新的研究觸角。一方面，如何在Kodu的學習中為高中VB或Python程序學習做好鋪墊和對接;另一方面，初中學段目前已經開始Scratch內容的學習，那么如何處理Scratch和Kodu之間學習的關聯與結合，使之相輔相成、相互促進，這將是筆者接下來需要思考的問題。