基于“Swift Playgrounds游戲式編程教學”的學生計算思維培養探索

黃玲

從小培養孩子計算思維已然成為全球的教育趨勢，Swift Playgrounds趣味性強、適合零基礎學生。教學研究表明，該軟件適合面向小學生，并能有效地培養和提升小學生的計算思維能力。本研究著力于探究Swift編程教學在三年級學生課堂中實現的可能性和效果。

一、緒論

研究目的：計算思維能力是信息技術課程核心素養的重要組成要素，是學生認識和解決問題的基本能力。筆者有幸參加了蘋果教育舉辦的Swift Playgrounds的教學培訓，Swift Playgrounds的圖形化界面降低了編程的入門難度，游戲化方式激發了學生的學習興趣，能夠引導學生從生活中發現數學問題、流程問題等，從而培養學生的計算思維。限于硬件的限制，筆者選拔了自主擁有Ipad的學生組成社團，進行教學活動。

二、研究綜述

（一）相關概念界定

1.小學生計算思維

2018年，ISTE發布了《計算思維能力標準》，這是第一次以計算思維命名能力標準。目前，國內大多數學者普遍認同周以真教授在2011年對計算思維的定義，即“計算思維是一種解決問題的思維過程，能夠清晰、抽象地將問題和解決方案用信息處理代理所能有效執行的方式表達出來”。

2.游戲化編程

近年來，游戲化編程越來越多地被關注，游戲化編程中的圖形化編程環境使學生易上手，通過游戲化教學、問題解決式推動、可視化反饋來培養學生的計算思維。

（二）國內外研究現狀

1.關于小學生計算思維的國內外研究

截至2020年5月31日，筆者在中國知網（CNKI）相關數據庫中檢索到與“計算思維”相關的期刊文獻2530篇，其中與“小學”相關的全部文獻僅有7篇。

2.關于游戲化編程教學的國內外研究

游戲化編程軟件很大程度上改變了學生在計算思維中的能力維度，但是對于教學影響等其他研究仍然非常少。

3.關于Swift Playgrounds的研究

知網檢索顯示，關于Swift Playgrounds的期刊文獻僅5篇，表明國內的研究十分匱乏，而國外對此的研究實施已相對先行。

三、 Swift Playgrounds計算思維培養模式研究設計

根據皮亞杰認知發展理論中“小學生正處于具體運算向形式運算轉換的關鍵期”，本研究采用游戲任務驅動的教學方法。教學過程以學生為主體，分為課前、課中兩個部分，圍繞計算思維、計算觀念、計算時間等三方面，構建小學生Swift Playgrounds計算思維培養模式。

（一）課前導學案

課前，教師圍繞本節課教學知識點發出一個游戲挑戰——指令連連看。學案中，教師依據教學內容從易到難依次給出一個簡筆畫小動物，讓學生在紙上寫出完整的動物的指令代碼串，讓學生在課前就初步理解指令的作用和使用方法。

（二）課中任務驅動

課堂上，教師根據本節課知識點和學習任務，通過讀任務、確定目標，指導學生將抽象問題逐步分解，讓學生體驗解決問題的過程。結合合作學習和自主學習，學生以流程圖方式記錄問題確認、如何解決問題等整個流程。

四、教學實踐

以《最短路線》為例，闡述教學過程。本節課是命令章節中用來檢驗學生命令學習的一節內容，學生通過學習應當準確理解代碼語義，找到程序錯誤并能修復程序。

（一）導學案，引新知

課前，教師通過學習群向學生發送學習教案，里面包含一份“小狗連連看”的任務單。

（二）分解任務，流程分析

教師根據課前導學案的任務完成情況進行講解和評價。同時，教師布置這節課任務“幫助迷路的Byte收集寶石并打開開關”，并帶領學生目標解讀。20分鐘自主探索后，學生進行小組討論，分享自己的成果。

（三）分享交流

以小組為單位，比較不同組的代碼，讓學生思考哪組代碼更優化，培養學生有意識地優化代碼，尋求解決問題的最優途徑。

此課程在社團班級開設了20節課，26名學生全程參與學習。統計發現，80%的學生能順利完成學習任務，其中30%的學生能較好地達到目標。與此同時，83%的學生在邏輯語言的表達上得到相應的提高，學會使用“當……”“然后”等語句表達自己的觀點，逐漸形成“明確目標—分解任務—算法實現—調試排錯”。

五、不足之處

反思整個研究過程，筆者認為存在以下不足之處，即缺乏課后的學習互動。在接下來的教學探索中，筆者將適當加入課后教學，如可以嘗試通過建立學習社區，提供交流分享的平臺，進而形成良性循環。