小學低年段伙伴結對編程教學與實踐研究

李照 王麗麗 孫靜

從信息技術學科的結構來看，算法與程序設計是物聯網技術、人工智能技術、機器人技術的基礎，但三年級才進入國家課程。教師在低年段教學中該以什么為抓手呢？為架起學生現在和未來之間的橋梁，筆者選擇圖形化編程為切入口，借助圖形化編程軟件在低年段開展編程教學，讓學生了解什么是算法，用算法去解釋常見的現象，用程序將算法數字化，進而學會用算法去解決未知的問題，以培養學生的計算思維，為了解未來智能生活的底層架構做鋪墊。

伙伴結對學編程的定義及意義

1.定義

伙伴結對學編程是將伙伴學習和結對編程有效結合，運用在編程教學中的一種合作學習形式。兩位學生并肩坐在一臺計算機前，一人操作計算機，負責編程，一人負責“導航”，檢測BUG和把控整體設計，合作完成同一個設計、同一個算法，同一段代碼或同一組測試。這樣既可以實現學生能力上的互補，有效減少BUG，降低學習成本，又能讓學生在學習過程中學會分工合作、溝通交流。

2.意義

（1）有助于學生認知能力的發展

在伙伴結對學編程中，在分析討論、語言爭辯、認知沖突、傾聽發言等交互活動中能引發學生高質量的認知理解，針對同一任務的不同見解有利于培養學生互相學習的習慣，提升學習效率。

（2）有利于學生情感的發展

在伙伴結對學編程中，對角色的分配，對設備使用先后的溝通，對完成任務的順序問題，以及是否要上臺演示，對伙伴的課堂行為進行評價，都需要兩人交流，這有助于促進學生情感的發展，以及團隊合作和人際交往能力的發展。

（3）提高學生學習編程的積極性

通過伙伴結對學編程，學生從口頭發指令、紙上寫指令控制同伴機器人行為到在iPad上組合圖標控制角色運動，發現編程原來如此簡單，激發了學習興趣，能為后續學習指令型編程做好過渡。

伙伴結對學編程的機制

1.積極互賴的動力機制

營造一種群體歸屬感，獲得同伴的信任，讓學生感受到伙伴是自己的朋友，不排斥與伙伴合作。在初期，教師按座位指定兩人結對。后期，兩人會主動結成一對共同學習，對同伴充滿信任和期待。

2.機會平等的運行機制

每個人的能力強弱各不相同，吸收知識的快慢也不同，通過教師硬性安排以及學生自主創作的彈性安排，為每個人創造平等的機會。角色交換有利于學生從不同的角度去考慮問題。

3.共同發展的認知機制

結對編程教學效果的評價對結對編程的成功實施有很大的促進作用。通過搭檔之間的相互評價和自我評價，教師可以客觀地了解每個搭檔的學習狀況。結對編程的兩人同時上臺演示，同時得到掌聲，以團隊的形式給予肯定，讓每個人體驗到成功，認知得到發展。

選擇適切的教學內容

該課程以培養學生的信息素養為核心，面向全體學生，從學生的認知特征出發，引導學生關注身邊的現象，并進行分析、抽象、模擬、創新，為學生學會學習、學會合作奠定基礎，發揮技術的優勢，拓展學生的視野。在內容的選擇上，以實踐性、時代性、趣味性和發展性為原則，嵌入學生已有的認知經驗，充分利用生活中的資源、題材組織學生學習。具體內容如右表所示。

實施路徑

筆者自2020年9月份開始，隨機選擇二年級六個班學生開展圖形化編程教學，在總結教學過程中的經驗和問題基礎上，提出了伙伴結對編程教學明確的步驟。

1.結對分組，分配角色

在編程起始課上，教師通過對話引入兩種角色——程序員、機器人。程序員編寫程序來控制機器人，機器人負責執行程序，學生通過討論確定自己的身份。在實際操作時，程序員寫程序，機器人監督，兩人根據自己的任務切換角色。隨著學生的自我管理以及伙伴協商能力的發展，角色分配從教師指定變為自由切換。

2.還原生活，體驗程序

通過熱身活動與學生互動，喚醒學生的學習潛能，激發學生的學習動機。程序體驗，描述程序的基本結構、背景、角色及其主要事件。師生分析，明確本節課要達到的目標。

以“教室尋寶”熱身活動為例，一人做程序員，一人做機器人。機器人站在教室門口，佩戴眼罩，根據程序員的“向前、向后、向左、向右”指令尋到教師藏好的福袋。

在活動中，學生兩個人商定自己的角色，可以折射出上課時兩人分工的影子。學生戴上眼罩后，會對空間產生恐懼感。這時候伙伴清晰的指令能給其帶來安慰，讓學生明確伙伴的重要性，感受到合作的魅力。

以《摘桃子》為例，梳理出來的結構如下：當桃子被點擊時，晃動（向左轉、向右轉），向下，等待1秒，回到樹上。學生結合板書，將桃子的事件用語言和流程圖描述清楚，為編程做好鋪墊。

3.分析任務，創編程序

教師根據教學內容需要，分解成一個個的小任務。任務分配要具體到個人，以便于后續角色交換。程序員先負責編寫，機器人負責監督，有問題時指出。然后機器人再編寫，程序員監督，兩人合作完成程序。教師組織問題反饋，速度快的組可以進行創意發揮，做出更有趣的程序。

4.作品展示，交流評價

學生以組為單位展示自己的作品，講解每個人在程序中完成的工作。學生從角色互換、合作交流、認知發展、技能提升以及伙伴互助五個方面來評定兩人的表現，每一項20分。

實施建議

1.養成良好習慣

課堂上，經常會出現兩人同時沉浸在編程中而忽略了聽課，或者聽講時不再操作計算機的現象，因此，教師應明確要求學生養成良好的聽課習慣。

2.形成規則意識

在進行伙伴結對學編程時，大多數學生需要教師的密切監控和監督，因此，教師必須確保團隊在結對編程中按預先設定的規則與目標去執行編程工作。

3.明確學習任務

在學生初次接觸編程時，教師需要明確兩個人對任務的重要性是相同的，同時，分工應明確一些，明確程序員、監督員分別需要完成哪些任務。受限于低年段學生的認知能力和接收水平，任務的分解不能過粗，要分析到位。如果任務難度過大，會讓學生產生挫敗感。

結語

好的課程一手聯通知識，一手成就學生。在低年段開展伙伴結對學編程教學，對教師意味著挑戰，教師需要挑選軟件，確定內容，嘗試教學，調整任務，反思教學效果。但對學生來說，這是一個學習解決問題與創作的機遇。他們從觀察現象入手，分析程序，模仿程序，逐步解決程序中的問題，進而能創造性地改寫程序，激活思維。