基于App Inventor培養小學生計算思維的教學策略研究

李麗榮

摘 要：信息技術課程是培養學生計算思維的一種重要方式，編程教育是發展學生計算思維的一種重要載體。文章針對基于App Inventor培養小學生計算思維的教學策略展開探究，提出了通過課前案例體驗，在表達與聯系中培養計算思維;以任務為驅動，在開發程序中培養計算思維;作品調試完善，在糾錯實踐中培養計算思維的教學策略，希望能夠進一步推進基于App Inventor培養小學生計算思維的教學，為廣大教師提供一定借鑒。

關鍵詞：App Inventor;小學生;計算思維;教學模式

任友群等指出，“中小學信息技術課程是信息技術教育的基本途徑，應當順應時代特征，承擔起發展學生計算思維的重要任務。”國務院印發《新一代人工智能發展規劃》提出，逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育[1]。《關于政協十三屆全國委員會第三次會議》中明確提出要將編程教育融入小學信息技術教學當中，幫助學生樹立信息意識、發展計算思維，并對小學生的信息素養培育表示高度重視[2]。在App Inventor教學之前，教材側重點是系統基礎操作及辦公軟件的應用等，教學時主要是教師先示范操作，學生再上機模仿操作。這種課堂模式也被很多教師應用到App Inventor的編程教學中，不僅缺乏啟發式教學和有效的師生互動交流，更是難以對學生的計算思維能力進行有效培養。對此，有必要研究App Inventor的教學策略，促進小學生計算思維的培養。

一、計算思維與App Inventor的含義

2016年8月計算機科學教師協會（CSTA）認為：“計算思維是一種解決問題的方法，從計算機科學領域擴展到所有學科，為利用計算機解決問題提供了分析問題和設計解決方案的獨特方法。”我國《普通高中信息技術課程標準（2017年）》提出：計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動。綜上所述，計算思維是面對問題時，個體能夠運用計算機工作的思想方法，收集信息進行問題分析，形成解決問題的方案并實施，在實施中迭代修正，最終解決問題的思維活動。

App Inventor是一款開發移動應用的編程工具，編寫代碼就像“搭積木”一樣，它將組件和邏輯的語言、命令等封裝成不同顏色的“積木塊”，只需要拖拽相關組件完成程序的外觀設計，然后在邏輯設計中拖拽和拼接對應“積木塊”（即代碼塊）實現程序的編寫，最后進行連接測試就可以完成一個編程作品。小學生在編程過程中就像搭建樂高玩具一樣簡單有趣，思維能夠得到有效拓展，其便捷性對于小學生的編程學習來說具有重要的應用意義。

二、基于App Inventor培養小學生計算思維的教學策略

（一）課前案例體驗，在表達與聯系中培養計算思維

麻省理工學院媒體實驗室將計算思維分成三個維度：計算概念、計算實踐和計算觀念。其中計算觀念由表達、聯系和質疑三個部分構成，是開發者在使用編程工具開發程序的過程中不斷形成的對自己與他人關系、自己與世界關系的理解。在開展App Inventor教學時，教師可通過創設情境，組織學生在情境中體驗案例，讓學生立足于問題本身，經由學生的自身經驗聯系知識分析案例的功能，從復雜的問題中總結出關鍵的信息和特征，從而培養計算思維的計算觀念。例如，在“我的播放器”的開發案例中，教師提前制作好apk文件，在課堂上引導學生下載并在模擬器中打開進行體驗，例如分別單擊“播放”“暫停”按鈕或者拖動“音量”的滑動條。通過這一活動，讓學生在聽音樂的過程中，切實體驗項目中涉及的知識內容，然后教師再層層遞進引導學生思考分析如何制作一個“我的播放器”APP：“‘我的播放器’中應具備哪些功能？”“界面是怎么布局的？”“需要哪些組件？”“需要設置組件的哪些屬性？”。學生通過展開充分的探討和思考，在表達、聯系和質疑的過程中培養了計算觀念，進而促進計算思維能力的提升。

（二）以任務為驅動，在開發程序中培養計算思維

計算概念是計算思維的維度之一，它由順序、循環、并行、事件、條件、運算符、數據七個部分構成，是學生使用編程工具創建作品時需熟練運用并不斷加深理解的一組概念性知識。在App Inventor的探究新知環節中，教師可通過任務驅動，引導學生在任務探究中掌握組件設計與邏輯設計的順序關系、邏輯設計相關編程知識的同時，加強對計算思維的訓練。例如，在“我的播放器”項目開發設計中，教師可以引導學生對“我的播放器”程序的功能、界面、用戶交互方面的設計以及邏輯代碼塊的搭建進行算法模型的構建，讓學生明確組件設計與邏輯設計的順序關系，先有組件才能自動生成相關組件的代碼塊，從而培養學生的計算概念。因此，在教學中，教師可以將程序的開發任務分為兩部分，即組件設計和邏輯設計。在組件設計中，教師可以設置相應任務：“導入aia文件，在組件設計中添加音頻播放器和滑動條組件，并重命名和設置屬性”，同時提供學法指引，“自學課本;看導學案;看微課;小組互助”。以任務為驅動，引導學生展開程序開發的組件設計，強化學生對知識內容的理解，在實現自主學習的同時，對學生的計算思維展開訓練。而在邏輯設計環節，教師設置任務：“在邏輯設計中，編寫程序，實現單擊‘播放’按鈕就播放音頻;單擊‘暫停’按鈕就暫停播放音頻;拖動‘滑動條’的滑塊控制音量大小”，將“我的播放器”程序分解成程序可以解決的三個問題：播、停、調。播即播放，停即暫停，調即調整音量大小。這樣就把子問題進行抽象建模成了App Inventor的程序設計語言。把實際問題轉化為程序實現，再把程序分解為各自獨立的算法，這是并行處理思想的體現。無論是播、停還是調，每個組件的代碼段都是相對獨立的，也體現了計算思維的并行處理思想，從而使學生在任務驅動開發程序的過程中培養了計算思維。

（三）作品調試完善，在糾錯實踐中培養計算思維

在App Inventor程序完成組件設計和邏輯設計后，一般還需連接調試程序。學生通過移動應用的界面作品效果進行自我糾錯、迭代完善，這一過程中學生的糾錯思維將會得到一定的訓練。例如學生在連接調試時發現了問題，在教師或小組協作下，學會分析問題：“是組件設計的相關組件屬性設置不正確，還是邏輯設計的代碼塊運用不正確，或者兩者均有？……”然后需要不斷地進行調試和糾錯，直到程序完成。這一過程是學生運用計算思維分析和解決問題的過程，是計算思維培養的過程。同時，教師還可以挑選出一些存在典型錯誤的問題作品作為案例，引導學生發現其中的問題，并展開充分分析，思考并通過實踐解決這些問題。在作品的迭代測試、調試、再創作中，正是計算思維的計算實踐維度的體現。因此，通過作品的調試，能夠促使學生的計算思維在糾錯實踐中得以培養。

三、結語

小學生開發 App Inventor程序時，需要先對需求進行分析、表達和質疑，明確任務，然后通過拖拽、拼湊App Inventor“積木塊”來完成編程，在不斷回溯和糾錯中開發出滿足需求的程序，在這個過程中，計算思維在不知不覺中滲透到小學生的潛意識里。由此可見，基于App Inventor培養小學生的計算思維有其獨特的優勢。不過，本文所涉及的只是對計算思維三個維度的分析，想要真正培養小學生的計算思維，僅靠一個編程工具或者信息技術課程是遠遠不夠的，對小學生計算思維的培養，任重而道遠。

參考文獻

[1]顧俊.小學低年級計算思維啟蒙課程開發與實踐研究[D].上海師范大學，2020.

[2]朱從娜.普通高中信息技術課程標準（2017 年）[M].人民教育出版社，2018：6.

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