指向計(jì)算思維培養(yǎng)的編程教學(xué)策略建構(gòu)與實(shí)踐

徐吉

計(jì)算思維已發(fā)展成為當(dāng)下教育界的一個(gè)熱點(diǎn)，并越來(lái)越受到眾多專(zhuān)家和學(xué)者的關(guān)注。在當(dāng)前初中編程教學(xué)中，相當(dāng)數(shù)量的教師往往是先通過(guò)范例模仿讓學(xué)生掌握技術(shù)操作，在此基礎(chǔ)上再要求學(xué)生利用所學(xué)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，顯然，這樣的教學(xué)模式會(huì)把大量的精力聚集在代碼語(yǔ)法的編寫(xiě)和修改上，不利于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，以初中信息可視化積木塊編程工具Scratch編程教學(xué)為例，探索基于計(jì)算思維培養(yǎng)的編程教學(xué)策略建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐具有重要的意義。

計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)途徑

所謂計(jì)算思維就是針對(duì)某一問(wèn)題解決的一種新型思維方式，即從學(xué)生感興趣的真實(shí)情景問(wèn)題出發(fā)，將其抽象出計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的問(wèn)題模型，然后通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，形成解決問(wèn)題的方案，最后應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)化幫助我們有效解決問(wèn)題。因此，基于以上計(jì)算思維認(rèn)識(shí)，結(jié)合建構(gòu)主義、“做中學(xué)”以及合作學(xué)習(xí)等理論，在初中信息科技學(xué)科教學(xué)計(jì)算思維培養(yǎng)中，教師應(yīng)通過(guò)以下兩種途徑實(shí)現(xiàn)。

1.觀察分析找出解決問(wèn)題的方法

無(wú)論是互動(dòng)數(shù)字作品制作，還是故事、動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)，教師都應(yīng)將具體的問(wèn)題抽象成為動(dòng)作、角色、背景，并通過(guò)相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其效果，因此，教師應(yīng)及時(shí)幫助學(xué)生通過(guò)觀察分析等方法找出解決問(wèn)題的方法，即鼓勵(lì)學(xué)生先用自然語(yǔ)言描述具體問(wèn)題情景，然后將其轉(zhuǎn)化為Scratch功能模塊，最后通過(guò)運(yùn)行Scratch腳本形成具體的問(wèn)題解決方式。這種方式不僅能夠讓學(xué)生親歷計(jì)算思維建構(gòu)過(guò)程，而且能夠有效鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維，深化計(jì)算思維形象化、抽象化、自動(dòng)化和迭代遷移的本質(zhì)。

2.解決特殊問(wèn)題推向解決一般問(wèn)題

學(xué)生在編程探究嘗試過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)“碰壁”的現(xiàn)象，因此，教師還應(yīng)最大限度地為學(xué)生搭建解決問(wèn)題的腳手架，在此基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生不斷梳理歸納操作過(guò)程，反思問(wèn)題解決過(guò)程中所運(yùn)用的思維方式，并促使學(xué)生及時(shí)將所學(xué)習(xí)到的計(jì)算思維遷移到其他問(wèn)題解決過(guò)程之中。這種教學(xué)方式不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，而且能夠幫助學(xué)生逐漸形成對(duì)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的思維方法和經(jīng)驗(yàn)。

基于計(jì)算思維的Scratch編程教學(xué)策略

1.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，導(dǎo)學(xué)質(zhì)疑

情境的創(chuàng)設(shè)可以有效激發(fā)學(xué)生興趣，促使學(xué)生最大限度地進(jìn)入到編程教學(xué)之中，因此，在初中Scratch編程教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合所授內(nèi)容，緊緊圍繞問(wèn)題主線，通過(guò)問(wèn)題情境促使學(xué)生深入其中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。值得強(qiáng)調(diào)的是，有時(shí)學(xué)生提出的問(wèn)題并不完善，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所授教學(xué)內(nèi)容提出問(wèn)題。

2.引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，解決疑問(wèn)

知識(shí)的獲得是學(xué)生自主探究和建構(gòu)的過(guò)程，為了促使學(xué)生能夠自行解決實(shí)際問(wèn)題，教師應(yīng)借助任務(wù)型教學(xué)方式，設(shè)定多層次的任務(wù)，并充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，及時(shí)引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)微課、網(wǎng)絡(luò)資源、書(shū)籍等方式解決自主學(xué)習(xí)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題。值得注意的是，對(duì)于學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生，教師應(yīng)通過(guò)微視頻的方式要求學(xué)生完成操作任務(wù);對(duì)于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以借助參考書(shū)籍完成任務(wù)。對(duì)于那些學(xué)生不能有效解決的問(wèn)題，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)，深入了解問(wèn)題的所在，并有針對(duì)性地采取措施。

3.發(fā)揮支架作用，及時(shí)反饋

計(jì)算思維的培養(yǎng)并不是一帆風(fēng)順的，因此，教師應(yīng)充分發(fā)揮腳手架的作用，及時(shí)通過(guò)引導(dǎo)的方式告訴學(xué)生應(yīng)該如何思考，為什么會(huì)是這樣，進(jìn)而最大限度地為學(xué)生營(yíng)造和諧的氛圍，放手讓學(xué)生再探究、再嘗試。如在“小熊丁丁漫游記”教學(xué)設(shè)計(jì)中，不難發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生解決同一問(wèn)題的方式往往是不同的，究其原因，一是學(xué)生之間的個(gè)體差異較大，二是同一效果可能會(huì)有多種腳本編寫(xiě)方式，這就勢(shì)必會(huì)造成一題多解的現(xiàn)象。此時(shí)，教師應(yīng)營(yíng)造和諧氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生大膽表達(dá)自己的思維觀念，提出不同的解決方案，并最大限度地拓展學(xué)生的知識(shí)面和思維方式。

4.注重拓展應(yīng)用，提升評(píng)價(jià)

靈活解決實(shí)際問(wèn)題是初中Scratch編程教學(xué)的關(guān)鍵，為了進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)，在學(xué)生掌握Scratch程序設(shè)計(jì)基本知識(shí)之后，教師還應(yīng)設(shè)計(jì)拓展任務(wù)，組織學(xué)生分享自己作品的設(shè)計(jì)思路及制作過(guò)程，有效幫助學(xué)生完善自己的知識(shí)體系，不斷梳理思路、開(kāi)拓想法。同時(shí)，計(jì)算思維能力并不是一種可直接觀察到變化的能力，因此，在學(xué)生完成作品之后，教師還應(yīng)通過(guò)作品分析、學(xué)習(xí)任務(wù)單以及認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析等方式進(jìn)行綜合評(píng)定，幫助學(xué)生反思學(xué)習(xí)過(guò)程、了解自己計(jì)算思維的發(fā)展情況。

基于計(jì)算思維的Scratch編程教學(xué)實(shí)踐

策略的提出是為了更好指導(dǎo)實(shí)踐，而與理論知識(shí)課程不同的是，Scratch課程屬于編程類(lèi)課程，如何在編程類(lèi)課堂教學(xué)中有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和思維能力一直是實(shí)踐的重點(diǎn)。下面以華東師范大學(xué)出版社初中信息科技教材“小熊丁丁漫游記”為例，探究使用Scratch制作互動(dòng)數(shù)字作品時(shí)如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

1.情境導(dǎo)入，明晰問(wèn)題

為了促使學(xué)生將已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與編程設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，有意識(shí)營(yíng)造問(wèn)題解決的氛圍，教師應(yīng)根據(jù)“小熊丁丁漫游記”內(nèi)容提出問(wèn)題，通過(guò)“我說(shuō)你做”的口令，引導(dǎo)學(xué)生猜想小熊丁丁路上行走和吃到奇異果后飛至童話世界的場(chǎng)景，再通過(guò)具體的視頻現(xiàn)實(shí)模擬，幫助學(xué)生形成舞臺(tái)背景、角色、左右行走、跳躍等概念，從而引出本節(jié)課程的主題，引導(dǎo)學(xué)生找到呈現(xiàn)問(wèn)題的特點(diǎn)及解決思路。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)，分析問(wèn)題

為了引導(dǎo)學(xué)生突出教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)，教師應(yīng)通過(guò)提問(wèn)、小組討論等方式引導(dǎo)學(xué)生探究，促使學(xué)生應(yīng)用如“舞臺(tái)背景是否可以換成別的顏色或圖片”“如何控制小熊丁丁行走的方向”“為什么按下空格，小熊丁丁就可以起飛”等問(wèn)題清單將大的問(wèn)題逐漸分解成眾多細(xì)小的問(wèn)題。并在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生做出分析思維導(dǎo)圖，進(jìn)而將抽象的小熊丁丁漫游記轉(zhuǎn)化為具體的思維導(dǎo)圖。

3.實(shí)踐操作，改進(jìn)方案

提出活動(dòng)任務(wù)之后，教師應(yīng)及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)教材、微課、網(wǎng)絡(luò)等資源揭示思維導(dǎo)圖中的角色指令，讓學(xué)生熟悉坐標(biāo)、順序、循環(huán)、并行、事件、條件等概念，揭示小熊左右“行走”、跳躍等動(dòng)作指令，并及時(shí)進(jìn)行功能測(cè)試，有效形成小熊丁丁漫游記所描述的場(chǎng)景。在上述整個(gè)實(shí)踐探究過(guò)程中，教師應(yīng)充分發(fā)揮腳手架的作用，逐步引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、建立模型、解決問(wèn)題、改進(jìn)設(shè)計(jì)。

4.評(píng)價(jià)總結(jié)，遷移應(yīng)用

教師應(yīng)以本節(jié)課程小熊丁丁漫游記Scratch編程設(shè)計(jì)中的收獲為主題，要求學(xué)生總結(jié)Scratch制作互動(dòng)數(shù)字作品的具體做法和隱藏在其中的計(jì)算思維。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)任務(wù)評(píng)價(jià)單，如表1，進(jìn)行自評(píng)、互評(píng)，合理地表達(dá)學(xué)生的計(jì)算觀念，激發(fā)學(xué)生的新想法、新觀點(diǎn)。此外，為了拓展學(xué)生的思維，有效促進(jìn)知識(shí)遷移，教師還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在課外應(yīng)用所學(xué)知識(shí)不斷創(chuàng)新作品，加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維的遷移應(yīng)用。

為更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，教師應(yīng)進(jìn)一步通過(guò)問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)、引導(dǎo)學(xué)生自主探究、構(gòu)建多元評(píng)價(jià)體系、促進(jìn)知識(shí)遷移應(yīng)用等方式不斷提煉有效培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的策略，引領(lǐng)學(xué)生走向深度的認(rèn)知學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生形成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題的計(jì)算思維。

參考文獻(xiàn)

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