策略引領，在高年級編程教學中培養學生工程思維

【摘要】工程思維是一種以系統分析為中心的籌劃思維，擁有工程思維的學生能夠系統地規劃解決問題的步驟，從而取得理想的效果。在高年級編程教學中，教師也應當有意識地借助問題組織合作活動，以鼓勵學生自主完成編程任務，并引導學生形成系統的思考方式，從而強化學生的工程思維。

【關鍵詞】編程；小學信息技術；工程思維

作者簡介：虞佳男（1993—），女，江蘇省蘇州市吳江經濟技術開發區花港迎春小學。

對學生進行工程思維的培養，有利于學生形成全局觀、邏輯觀和方法觀，能讓學生意識到不同知識點之間的關聯，并懂得以解決具體問題為方向，尋找實用和創新的解決方法。然而，在以往的教學中，一些教師“重理論，輕實踐”，將教育的重點放在理論知識的滲透上，較少組織學生進行實踐訓練，也較少鍛煉學生的解決問題能力和實踐操作能力［1］。筆者以為，在信息技術課程的教學中，教師有必要借助編程教學更新教學形式，以便學生在掌握編程知識、編程技能之余，逐步發展工程思維，提升各項能力。

一、巧借問題，明確目標

要想引導學生基于工程思維學習編程知識，教師首先要做的就是幫助學生明確學習目標。但是，倘若教師直接為學生安排編程學習任務，勢必會削弱學生的主體性，影響學生完成編程任務的積極性。問題能夠引發學生的好奇心，激發學生的探索欲，透過對問題的分析，學生會逐步掌握隱藏在問題之下的基礎知識。因此，在編程課程中，教師可以借助生活情境引入實踐操作任務，引導學生發現實踐操作任務中存在的問題，由此鼓勵學生尋找解決問題的方法，促使學生在清晰、明確方法的指引下，有目的地強化工程思維。

（一）創設情境，確定任務

信息技術的發展，使信息化的生活成為常態，而引導學生掌握基本的計算機操作技術，指導學生應用計算機解決問題，也成為教師開展編程教學的重要目的。在培養學生工程思維時，教師不應直接向學生提出編程任務，而是應當指導學生進行規劃和思考，讓學生自覺將積累的編程知識應用于實際生活。為此，教師有必要為學生擬定編程任務的背景，引導學生從現實情境中發現學習任務，明確之后的學習方向。這樣，在完成學習活動后，學生也可以進一步強化應用思維，意識到應將學到的編程知識應用于實際生活。

比如，在“彈奏樂器”的教學中，教師便可以創設生活情境，引導學生確定學習任務。在剛開始上課時，教師播放歌曲《Do Re Mi》，讓學生隨著熟悉的音樂集中注意力到新課上。隨后，教師提問：“我們班有同學演奏過樂器嗎？在演奏時，都需要什么呢？”學生結合自己的生活，回答了問題。學生回答后，教師繼續引導：“大家有沒有試過直接對著空氣進行彈奏呢？”學生的好奇心被調動起來了，教師隨即播放視頻，讓學生看到“空氣琴”。在觀看后，學生會不由自主地提出“這是什么原理呢”“其中包含哪些技術呢“我是否也可以制作出空氣琴呢”等問題。由此，教師便可以引導學生明確“學習空氣琴的制作原理，并自主進行空氣琴的制作”的學習任務。

教師根據學生的生活經驗，為學生擬定學習任務的背景，能夠讓學生從現實情境出發，發現實踐操作任務和問題，從而在解決問題的過程中深度探究，這樣做能為學生的工程思維發展提供良好的平臺［2］。

（二）指出問題，尋找方法

在確定了編程學習任務后，學生便需要著手解決問題，進行系統性思考以便完成學習任務。但是，在正式開始編程時，學生還會遇到許多問題，如操作的方法不合理等，這些問題會影響學生編程的質量。與此同時，問題具有導向的作用，在逐一解決問題的過程中，學生能夠理清操作的思路，從而做好實際操作的前期準備工作，為后續的學習活動奠定良好的基礎。因此，在學生開始編程后，教師不妨圍繞學生的實踐操作任務提出多個問題，并帶領學生解答問題，引導學生整理問題的答案，以便學生逐步做好統籌規劃，強化工程思維。

例如，在“賽車游戲”的教學中，教師先組織學生玩“賽車游戲”，引導學生確定“自主制作賽車游戲”的學習目標。圍繞這一學習目標，教師提出了“游戲的規則是怎樣的呢”“游戲包含哪些角色呢”“整個游戲中，你認為最吸引人的地方是哪里”等問題，讓學生對編程活動的最終效果進行預想。之后，教師再提出“如何進行游戲的制作呢”“在制作游戲的過程中，需要用到哪些工具呢”等問題，以便學生整理需要用到的資源，為學生之后的實踐操作奠定基礎。緊接著，教師引導學生觀察賽車游戲，讓學生提出自己的疑惑，如“如何進行賽道背景的設計呢”“如何進行賽車角色的添加呢”，然后引導學生在回答這些問題的過程中完善實踐操作細節，提高學生的學習質量。

問題能夠用于引導學生改變思考方向。在編程課上，教師可以利用問題，使學生迅速地鎖定完成操作任務的步驟，從而順利地完成學習活動，發展工程思維。

二、優化細節，解決問題

在學生實際編寫代碼的過程中，學生個人能力不足等問題，也會使學生編程的質量大大降低。面對這一情況，教師應充分發揮自身的引導作用，帶領學生優化細節，或者鼓勵學生組成合作小組，從而有效幫助學生掌握編程知識。

（一）合作探討，設計方案

一項工程的落實，離不開集體的努力［3］，學生個人的能力是有限的，在獨自完成實踐操作任務時，學生會出現種種困惑，而合作小組能夠集中學生的力量，讓學生在互相探討中進行方案的論證、決策，在相互輔助中提高實踐操作的效率。因此，為了讓學生在潛移默化中形成工程思維，教師有必要基于對學生的了解，恰當地為學生搭建合作的平臺。

比如，在“吃豆精靈”的教學中，教師便可以引導學生以合作的方式完成學習任務，促進學生工程思維的發展。在課堂上，教師可先提出“我們可以利用什么來控制吃豆人的移動呢”等問題，以便分析學生的編程素養、工程思維等。隨后，教師可依據“優勢互補”的原則，與學生一同商量，分好合作小組，保障各個小組中既有編程能力較強的學生，也有具有工程思維的學生。在分好組后，教師再將課堂完全交給學生，讓學生在相互幫助中確定實踐操作的方案，并做好人員的具體分工。

教師先對學生的實際情況進行分析，再基于科學的方式，為學生搭建合作的平臺，能夠更好地集中學生的力量，讓學生共同完成實踐操作任務，這樣做還能強化學生的合作意識，發展他們的工程思維。

（二）教師介入，加快進度

對學生進行工程思維培養的目的，是發展學生的自主學習能力和問題解決能力，同時提升學生的學習效果。但是，要做好工程思維的培養，教師需為學生提供幫助，解開學生的疑惑。所以，在組織學生學習編程知識時，教師要發揮自身的作用，指導學生統籌規劃，并輔助學生解決遇到的難題，從而有效落實對學生工程思維的培養，加快學生完成學習任務的進度。

例如，在組織學生學習“小貓出題”的內容時，教師便可以充分發揮引導作用，為學生提供輔助。高年級學生已經具備了一定的計算機操作能力，也對Scratch軟件有一定的了解，能夠調用動作模塊、畫筆模塊完成編程活動。但是，在學生應用變量模塊中的“新建變量”“設定變量值”等控件進行實踐操作時，仍舊會存在許多問題，如有學生不知道如何對小貓的反應進行編寫。面對學生的疑惑，教師可以及時出示課件，引導學生應用“如果……否則……”這一控件來編寫小貓的反應，讓小貓在答題者答對題目后，說出“恭喜你，答對了”；在答題者答錯題目后，說出“很遺憾，答錯了，要繼續努力哦”。

教師主動地扮演好“輔助者”“解惑者”的角色，適時介入學生的學習活動，能夠讓學生迅速地找到自己在操作時的“病癥”，從而更好地解決問題，完成任務，發展工程思維。

三、展示成果，改進提升

工程思維培養的最終環節，是引導學生對成果進行檢驗、反饋和修正，以便學生在未來更好地將理論知識應用于現實生活［4］。編程課程帶有強烈的實踐色彩，在編程課程中，學生不僅能通過完成任務獲得探索的樂趣，也會獲得一定的成果，這一成果不僅代表學生參與了實踐活動，也代表了學生學習編程知識的效果。因此，教師應當為學生搭建平臺，鼓勵學生展示自己的成果，并基于學生的成果為學生進行延伸、拓展，以便學生在收獲滿滿成就感之余，有意識地改進自身的不足，進行深度思考。

（一）成果展示，獲得反饋

教育評價環節是教師引導學生進行反思、回顧的環節，透過評價，學生能夠認識到自己的進步和不足，及時地完善自己的知識體系。所以，在培養學生工程思維時，教師也要重視評價環節，主動提供展示編程成果的機會，以便學生透過成果展示，獲得多元的反饋意見，在肯定自己的進步的同時，認識到自己的不足。

比如，在“畫城堡”的教學中，當學生利用積木塊畫出組合圖形后，筆者適時提供學生展示成果的機會，鼓勵學生介紹自己的成果以及自己的操作過程。在展示的過程中，學生愈發認可自己的成果。隨后，筆者組織學生開展互評活動，讓學生在同伴的贊賞、指導聲中，進一步體會編程的樂趣，并反思自己的不足。最后，教師指出學生的進步與不足之處，以便學生及時地補充“新建積木塊”“調用積木塊”等知識。

教師有意識地提供展示成果的機會，能夠讓學生基于自己的實踐操作成果進行反思，再通過這些反饋改進自己的學習活動，從而完善自己的知識體系。

（二）拓展思考，養成習慣

在培養工程思維時，教師要努力保持學生思維的活躍度，讓學生始終有探究、學習的興趣。知識是無限的，學習也是沒有止境的［5］，在組織學生完成編程任務后，教師也要引導學生基于現有的編程知識、編程技能參與拓展延伸的活動，讓學生更加牢固地掌握編程知識，形成良好的思維習慣。

以“穿越迷宮”的教學為例，教師可以在學生完成操作任務后，引導學生思考新的內容，保持學生思維的活躍度。具體來說，在課堂上，教師要先創設情境，引導學生確定本節課的實踐操作任務，并讓學生做好統籌規劃，然后進行場景設置、腳本搭建，從而逐步完成學習任務。在學生運行自己編寫的腳本后，教師再提出“我們可不可以編寫一個用方向鍵控制小貓穿越迷宮的腳本呢”的問題，引發學生的進一步思考。當學生產生想法后，教師為學生提供交流平臺，組織學生進行組內交流，引導學生在討論、實踐中逐步完成學習任務。在課堂的最后，教師可提出“本節課的操作非常有趣，我們還可以使用這些控件做些什么呢”的問題，以保持學生對本次教學內容的探索欲。

在學生完成實踐操作任務后，教師繼續圍繞教學內容提問，能夠讓學生繼續對所學編程知識進行探索，提升學生思維的活躍度，加深學生對編程知識的印象，使學生更加牢固地掌握編程知識。

結語

總而言之，在小學編程課程的教學中，教師應當主動借助編程課程對學生進行工程思維的培養，促使學生在提升信息素養之余，獲得工程思維的發展，并逐步提高統籌規劃能力和實踐操作能力。

【參考文獻】

［1］張萍.小學信息技術編程教學的實踐與思考［J］.中國新通信，2019，21（16）：209.

［2］徐凱.人工智能編程基礎：小學信息技術模塊化編程應用探究［J］.小學教學研究，2021（21）：46-47.

［3］鄔鶯.基于云平臺的小學信息技術Scratch編程教學方法探究［J］.中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2021（08）：149-150.

［4］黃紹夷.項目教學法在小學信息技術Scratch教學中的應用分析［J］.新課程導學，2021（14）：86-87.

［5］張惠敏.探索創新小學信息技術課程中Scratch編程的教學方式［J］.天天愛科學（教育前沿），2021（4）：61-62.