小學科學教學中編程教育的實踐研究

摘 要：科學是一門非常關鍵的課程，教師要想不斷提高學生的科學素養，就必須大力加強科學教學改革。在小學科學教學中引入編程教育，不但可以優化傳統的科學教學模式、提升學生的科學核心素養，也是推動科學教學改革的必要舉措。對此，教師可主要研究小學科學教學中編程教育的實踐策略，從而構建更加完善的科學教育體系，促進學科知識教育與編程教育的協調發展，實現理想的教學改革目標。

關鍵詞：小學科學教學;編程教育;實踐研究

中圖分類號：G62? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2021）34-0051-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2021.34.025

隨著人工智能時代的席卷而至，傳統的小學科學教學模式已經無法滿足學生多元化的發展需求，在科學教學中引入編程教育是推動我國教育改革事業穩步發展的必經之路。實施編程教育不但順應人工智能時代的變革趨勢，也能產生非常深刻的“編程賦能”價值，強化學生的思維品質、自主學習能力、合作探索能力以及共情能力等綜合素質。基于此，在新時期的小學科學教學中，教師應該全力開展編程教育實踐，以期實現對科學教學模式的創新和優化，滿足學生的終身發展需求，下面我們就針對這一目標展開簡單實踐探索。

一、小學科學教學中編程教育的實踐價值

在小學科學教學中引入編程教育，無論是對完善小學生綜合素質還是推動教育改革來講，都具有非常深刻的現實意義。經過深入分析研討，我們將小學科學教學中編程教育的實踐價值歸納為以下三方面：

第一，開展編程教育可以為學生未來發展奠定堅實的基礎。編程教育不僅是計算機教學體系的重要組成部分，也是科學技術領域中不可分割的關鍵性分支。實施編程教育不但可以增強小學科學教學質量，也能幫助學生熟練掌握編程語言，使學生具備優秀人才所應有的基本科學技能，從而引領學生更好地迎接人工智能時代，為學生未來發展奠定堅實的基礎。第二，開展編程教育可以為我國教學改革事業積累豐富的實踐經驗。從我國小學科學教學現狀來看，編程教育還存在極大的開發空間。由于教學實踐經驗不足，各學校編程教育的實施效果并不是非常理想。面對這種不良局面，相關教育人士更應該積極探索，加強編程教育力度，才能持續增強編程教育開展成效，從而為我國教育改革事業積累更加豐富的實踐經驗。第三，開展編程教育可以促進學生個人價值的發揮，為國家人才競爭提供有力保障。雖然現階段我國小學生的科學素養發展呈現平穩趨勢，但是在科學基礎以及實踐能力等方面與發達國家的學生相比，還是存在一定的距離。落實編程教育不但可以強化科學教學的薄弱環節，也能促進學生綜合素質完善以及個人價值的發揮，從而鞏固國家的人才儲備，為國家人才競爭增添不竭動力。

二、小學科學教學中編程教育的實踐策略

（一）教師更新教學觀念，明確編程教育實踐的基本原則

編程教育作為一個新興教學板塊，其應用和實施仍然處于摸索階段，教師想要在小學科學教學中順利實踐編程教育，必須積極更新教學觀念，明確編程教育實踐的基本原則，這樣一方面可以保持教學理念的先進性，另一方面也能為編程教育的有效實踐奠定堅實的思想支撐。經過深入的分析研討，我們將在小學科學教學中實踐科學教育的基本原則總結為以下四點：

第一，以生為本原則。學生是編程教育的實施主體，其在科學課堂上的生成狀態直接決定著編程教育的實踐效果。除此之外，新課標也倡導教師在教學改革過程中堅持以生為本思想。基于此，教師在小學科學教學中開展編程教育實踐時，應該遵循以生為本原則，樹立滿足學生需求的不變導向。無論是編程教學內容的規劃還是教學活動的設計，都應該基于實際學情和學生的心理需求，這樣才能順應小學生的思維發展規律，實現理想的編程教育實踐目標。第二，寓教于樂原則。小學生處在較低的年齡段，參與編程教育大多是興趣使然的，教師在設計編程教學課程時必須遵循寓教于樂原則，在課程中注入更多趣味元素，激發學生的自主能動性，使學習編程成為學生的自發行為，從而強化學生的自主學習意識以及編程探索能力。第三，循序漸進原則。在小學科學教學中實施編程教育是一項長期性工作，從小學生學情特征以及思維發展規律等方面來講，編程教育是無法一蹴而就的。基于此，教師在開展編程教育實踐時，應該堅持循序漸進原則，從編程基礎理論知識輸出入手，逐漸強化學生的接受能力和編程語言運用能力，從而鞏固學生的編程知識體系、完善學生的科學素養。第四，系統化原則。編程教育無論是在知識結構還是教學框架上來講，都具有較強的整體性和系統性。基于此，教師在小學科學教學中開展編程教育實踐時，應該始終遵循系統化原則，把握編程知識的整體性，加強知識點之間的銜接教學，從而為學生構建系統化的編程知識框架、強化學生的信息素養，實現編程教育在小學科學教學中的有效實踐^[1]。

（二）合理規劃編程教育內容，建立健全的編程教育體系

教師在小學科學教學中實施編程教育的核心目標，絕不僅僅是教學模式上的改變，更為關鍵的是要通過有效的編程教育，培植學生的圖形化思維、可視化能力、抽象思維能力以及邏輯思維能力，使學生的信息素養以及思維品質得到多維度的完善，這對編程教育內容設置的科學性與合理性提出了更高的要求。基于此，教師在小學科學教學中開展編程教育實踐時，必須著眼于學生的綜合素質發展，合理規劃編程教育內容，一方面可以建立健全的編程教育體系，另一方面也能推動編程教育在小學科學教學中的常態化推廣。首先，教師在設置編程課程內容時，應該綜合考慮編程教育特點和學情特征，合理確定課程內容的難度、深度以及廣度，這樣不但可以幫助學生更加流暢地參與到編程學習中，也能大幅度提高編程教育實踐效率。其次，教師在規劃編程教育方案時，應該滲透理論和實踐相結合的思維，尋找科學和編程教育的聯結點，在理論教學的基礎上跟進實踐教學，這樣不但可以使編程教育體系更加完整，也能實現理想的跨學科教學目標，從而同步發展學生的理論能力和實踐能力。

（三）優化科學教學模式，加強Scratch軟件應用

縱觀我國小學科學教學中編程教育的實踐現狀，實踐效果并不是非常理想，究其原因，主要是科學教學模式缺乏創新性，不但無法達成理想的編程教育實踐目標，也不符合當前的人工智能背景。談到編程教育，就不得不提到Scratch軟件。Scratch不僅是用編程學習的媒介，也是實施編程教育的重要工具，近年來在兒童編程教育領域中得到廣泛的應用，并取得了非常卓越的應用成果。Scratch軟件之所以備受推崇，主要是其不但兼具了趣味性和創新性，還能最大程度調動學生參與編程學習的積極性。基于此，教師在小學科學教學中開展編程教育實踐時，應該全力優化科學教學模式，加強Scratch軟件在編程教育中的應用，這樣不但可以充分發揮信息化教育資源優勢，也能使小學編程教育緊跟國際教育步伐，從而引領小學編程教育全面邁入人工智能時代^[2]。

（四）選擇優質教學案例，激發學生的編程探索興趣

在基于Scratch理念的小學編程教育實踐過程中，教學案例選擇的科學性顯得尤為重要。高質量的教學案例不但可以促進Scratch軟件應用功能的發揮，也能鍛煉學生的分析能力和思考能力，深化學生對編程知識的記憶和理解，從而提升科學教學以及編程教育的整體水平。基于此，教師在小學科學教學中開展編程教育實踐時，應該根據學情特點和具體的編程課程內容，積極為學生選擇優質教學案例，一方面可以為編程教育實踐開一個好頭，充分激發學生的編程探索興趣，另一方面也能以案例為載體，更好地為學生呈現編程知識，從而降低學生的編程學習難度，多角度完善學生的科學素質以及信息素養。除此之外，教師在應用編程教學案例過程中，還應該引導學生對案例進行分析和討論，嘗試總結和歸納案例中的編程知識點，這樣不但可以提高學生對編程語言的領悟效率，也能幫助學生熟練掌握Scratch軟件的使用技巧，從而進一步增強學生的編程學習興趣與學習信心，實現編程教育在小學科學教學中的順利實踐。

（五）開展合作探究活動，鍛煉學生的編程算法設計能力

算法設計是編程教育的重要環節，編程教育在小學科學教學中能否順利實踐，很大程度上由算法設計環節決定。有效的算法設計教學不但可以優化編程教育實踐流程，也能促進學生的編程思維發展、深化學生對編程知識的掌握和理解。除此之外，新課標主張教師構建自主、合作、探究化的科學課堂，這一指導思想也為實施編程教育指出了明確的方向。基于此，在小學科學教學中開展編程教育實踐時，教師應該順應新課標的思想指導，對算法設計環節予以高度重視，積極組織學生開展合作探究活動，一方面可以鍛煉學生的編程算法設計能力與合作學習能力，另一方面也能把握編程教育的關鍵點，從而顯著增強編程教育在小學科學教學中的滲透效果。首先，教師可以將算法設計環節規劃為設計構思和學習指導兩個階段，在設計構思階段引導學生分解實施步驟、設計編排計劃，重點排除不現實的計劃和思路;在學習指導階段，教師應該加強引導學生深化對編程概念知識的理解，鼓勵學生對算法設計計劃進行有效的反思、改進和完善，從而初步培養學生的編程算法設計能力。其次，教師在開展編程算法設計教學時，還應該注重拓展延伸，鼓勵學生嘗試迭代創新和練習反饋，引導學生反思算法原理應用、聯想解釋生活實踐，這樣不但可以發散學生的編程思維、強化學生的科學精神以及知識遷移能力，也能充分發揮Scratch軟件在編程教育中的應用優勢，從而大幅度提高小學科學教學中編程教育的實踐效率^[3]。

參考文獻：

[1]傅開丹.淺析提高小學生編程能力的策略[J].天天愛科學（教育前沿），2021（8）：15.

[2]夏鋒，祁小明.小學信息技術課編程素養的培養[J].中國信息技術教育，2021（14）：64.

[3]王成.探究小學信息技術核心素養培養策略[J].讀寫算，2021（19）：83.

[責任編輯 胡雅君]

作者簡介：徐東（1989.5— ），男，漢族，甘肅莊浪人，一級教師，研究方向：小學教育教學工作。

課題項目：本文系平涼市教育科學“十四五”規劃2021年度一般規劃課題《少兒編程教育在少年宮科技社團活動中的實踐研究》的研究成果，課題立項號：[2021]PLG532。