“雙減”背景下初中計算機編程翻轉課堂教學策略

【摘 要】“雙減”政策的實施為義務教育階段的學生提供了更多的自主學習時間，其中計算機編程知識的學習成為初中生的重要選擇。同時，翻轉課堂彌補了傳統計算機編程教學方式的不足，可以結合多平臺網絡資源為學生提供更多的自主學習機會。本文基于初中計算機編程教學現狀提出多工具支持的翻轉課堂教學策略，以期提高學生對計算機編程的學習興趣，培養其數字素養。

【關鍵詞】雙減;初中計算機編程;翻轉課堂;教學策略

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）010-057-04

2021年7月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》（簡稱“雙減”）。“雙減”政策的實施為學生提供了更多的自主學習時間，也使中小學可以有更靈活的教學方式，這有利于學生的全面發展。其中計算機編程作為鍛煉學生思維、提升學生信息素養的一門課程受到了更多家長與學生的歡迎。但是，目前初中計算機編程教學存在的教學內容抽象、教學形式單一等問題讓很多對編程感興趣的學生望而卻步。

在“雙減”政策的大力支持下，亟需探索新型的教學策略，優化計算機編程的教學效果。翻轉課堂作為一種培養學生自主學習能力、擁有靈活學習方式的新型教學模式非常適合計算機編程教學。

多工具支持的初中計算機編程翻轉課堂教學設計

區別于常規的信息科技課程，初中計算機編程課程教學內容抽象、邏輯性強，要求學生在理解知識的基礎上必須動手實踐，編寫程序解決實際問題。信息教室的網絡環境為翻轉課堂的實施提供了極大的便利，同時，翻轉課堂結合眾多信息化資源與平臺，具有與編程課程整合度高的優點，有利于學生自定學習步調與開展分層次學習，為提高學習效率提供了極大的可能性[1]。基于此，筆者結合初中計算機編程課程的特點與翻轉課堂實施的常見模式設計了多工具支持的初中計算機編程翻轉課堂教學模式如圖1所示。

1.課前設計

多工具支持的初中計算機編程翻轉課堂教學根據學生的實際情況采取課內翻轉的形式，將45分鐘的課堂時間劃分成了課前、課中以及課后三個階段。在課前階段，要求學生登錄Moodle平臺，該平臺有完整的編程知識庫以及相應的知識思維導圖，可以將抽象的知識系統化、條理化，便于學生隨時溫故知新，彌補了教師利用PPT上課不便于學生回顧的缺點。同時，學生可以利用Moodle平臺查看導學案中教師新發布的本節課的任務，利用已有的知識基礎分析問題。當知識儲備不足以解決問題時，學生便會產生強烈的求知欲，試圖自主觀看具有新知識的微視頻，根據教師的引導分析問題，建構新的知識框架。

2.課中設計

通過課前的溫故知新，學生對于教師創設的問題已經有了初步的分析且躍躍欲試，此時教師要提醒學生切不可盲目嘗試，可先利用畫程軟件理清思路，以培養其形成良好的編程習慣與思維方式。思維方式會影響人們對于客觀世界的認識并最終影響人們對事件的決策，而解決計算機編程中的實際問題往往需要將問題具體抽象化為模型與相應的算法，建立數據結構與程序并最終求解問題，評估并測試解決問題的效果，實現計算思維培養的3A階段[2]。化抽象為形象的過程則可通過畫程軟件來實現，畫程軟件采用流程線自動適應圖標的設計，畫框圖如同搭積木，實現了人畫圖（框圖）、機生碼（機器生成代碼）的“人工智能”式可視化編程。學生可以將生成的代碼在Dev-C++軟件中嘗試運行，成功后再將答案上傳至OJ（在線判題系統），生成學習記錄并得到排名與反饋，從而獲得成就感，激發學習熱情。

3.課后設計

當學生初步嘗試利用新學知識解決問題后，要及時利用思維導圖工具同化與順應知識結構，實現深度學習。思維導圖有利于培養學生的發散性思維，非常適合用于構建無固定教材且抽象的計算機編程知識圖譜，使學生的學習過程可視化。學生在學習編程的過程中如何舉一反三、實現知識遷移則是提高學習效率亟需解決的問題。此時，OJ（在線判斷系統）的優點則十分明顯。教師可以將基于同一知識點生成的不同難度的題目上傳至該系統供學生練習與測試。區別于Dev-C++軟件，在OJ系統提交的代碼會在受限的環境下運行，包括時間限制、內存限制、安全限制等，這更加符合實際考試與有關競賽的要求。同時，OJ網站會對用戶進行排名，以用戶的提交答案通過數多少或某個題目執行時間快慢為排名依據。這可讓學生能夠及時得到學習反饋，教師也可以通過分析后臺數據因材施教，及時點撥學生。

多工具支持的初中計算機編程翻轉課堂教學實踐

多工具支持的初中計算機編程翻轉課堂教學形式為初中生學習晦澀難懂的編程知識提供了適切的支架。下面以“While循環”一課為例展示多工具支持的初中計算機編程翻轉課堂教學實踐。

1.案例概述

（1）教學內容

“While循環”一課涉及的內容為C++語言中的循環語句，包括While循環的語法結構、適用范圍及執行過程，需要學生能夠將其與之前所學的For循環語句進行對比，可以根據不同的題型特點選擇合適的循環結構解決問題。While循環是C++程序設計語言學習的重點內容，也是三種程序設計結構中最有難度的結構，在C++學習中具有承前啟后的作用。

（2）學情分析

學生在學習本節課之前已經掌握了編程語言的順序結構與分支結構，并對For循環語句有了初步的認識，能夠進行簡單的編程與調試。與For循環語句進行對比，教師要結合多種教學平臺與工具使學生能夠利用流程圖與思維導圖化抽象為形象，理解While循環執行的過程。教師還可以利用程序挖空的思想讓學生填寫循環執行的條件與循環體語句，簡化學生的編程過程，使學生可以使用畫程軟件生成代碼并在Dev-C++軟件中嘗試編程且利用OJ平臺進行評價與分析。

（3）教學目標

知識與技能：通過本節課的學習，學生需要掌握While循環語句的適用范圍、執行過程、語句結構，能夠將其與For循環語句對比區分，學會根據不同的前提條件選擇合適的循環結構解決編程問題。

過程與方法：通過畫程軟件繪制While循環執行的流程圖，充分理解其執行過程。通過Moodle平臺的導學案的學習，對比兩種不同的循環語句，能夠選擇合適的循環語句解決實際問題。通過思維導圖軟件動態生成While循環語句的知識圖譜，實現深度學習。

情感態度價值觀：通過小組合作與學生之間互相講解題目培養學生互幫互助與分析問題、解決問題的能力，提高其學習編程的成就感;通過翻轉課堂多工具多平臺的使用提高學生學習編程知識的興趣，提高其自主學習能力;通過循環語句的學習學生可以感悟到生活本身就是循環過程。

2.案例呈現

（1）舊知重溫，創設問題

課前教師打開Moodle平臺與學生一起復習上節課所學的For循環知識點思維導圖，并提問重點與難點問題，如For循環適用的前提是什么？For循環的基本語法結構及其執行過程？教師將上節課學生學會用For循環解決的求1-100之間所有整數的和的編程題目進行改編，變成求s=1+2+3……+n，當加到第幾項時，s的值會超過1000？是否還可以用For循環來解決？以引發學生思考。

（2）Moodle自學，分析問題

當學生發現利用已有的知識儲備不足以解決遇到的新問題時便會產生疑惑，此時教師只需要引導學生看能否利用While循環語句解決該問題，學生便不約而同地登錄Moodle平臺學習新知微視頻，初步了解While循環語句的基本結構。之后教師便可以提醒學生在觀看微視頻時打開導學案歸納知識點，記下自己的疑惑點，等待教師答疑解惑。導學案中還提供了4個有利于學生理清楚While循環執行過程的小例題（如下所示），讓學生在觀看完微視頻后先自行嘗試解決，之后小組合作探究，該過程完成之后教師集中答疑，并引導學生分析課前提出的問題。

①

int main（）

{

while（0）

{

cout<<"hello"<<endl;

}

return 0;

}

②

while（1）

{

cout<<"hello"<<endl;

}

③

int i=1;

while（i<=100）

{

cout<<"i="<<i<<endl;

i++;

}

④

int i=1;

while（i<=100）

{

cout<<"i="<<i<<endl;

i++;

}

cout<<"循環已經結束，猜一猜此時的i值為多少？"<<endl;

（3）畫程軟件抽象，解決問題

通過自主學習微視頻與導學案中的4個例題，大部分學生已經掌握了While循環語句的基本用法，教師可以讓學生利用畫程軟件抽象出While循環執行的流程圖，突破重點。同時可以利用老題新做：求1-100之間所有整數的和，讓學生嘗試利用While循環求解并對比其與For循環使用的區別，突破難點。重點與難點問題突破之后學生便可以利用剛剛畫過的While循環語句執行的流程圖進行填空，解決課前提出的問題：求s=1+2+3……+n，當加到第幾項時，s的值會超過1000？并分析生成的程序是否可以解決問題。

（4）OJ編程，反饋問題

雖然利用畫程軟件成功繪制流程圖之后會生成相應的代碼，但是While循環對于大部分初中生而言仍較難理解，尤其是循環條件與循環體語句的編寫，教師一定要把握住點撥與反饋的關鍵時期。可以適當降低難度，將循環條件或循環語句處進行挖空，如while（？） {++n;s+=n;}帶領學生一起探究，讓學生領悟到只要知道循環結束的條件以及循環體語句即可做出此類題目，從而歸納出做題方法。當學生充分理解做題思路與程序代碼后即可利用Dev-C++軟件嘗試編程，并將代碼粘貼到OJ系統進行檢查，得到反饋。

（5）導圖總結，遷移問題

一節沒有總結的課是不完整的。學生總結知識的過程便是自我反思和深度學習的過程，但是思維的過程是一個內隱的過程，將其可視化地表現出來用思維導圖則是不二之選。課程結束前，學生可利用Xmind軟件構建本節課的知識地圖，并將其與上節課的知識點對比重建，形成系統的知識框架，為后期的學習奠定扎實的基礎。初中計算機編程考察的是學生的綜合能力，包括閱讀理解能力、數學思維能力等，因此利用OJ系統讓學生進行同類題目的批量練習，如分離整數的各個數位、角谷猜想、數字反轉等，實現知識的遷移十分重要。充分運用遷移規律，實現知識的有效遷移，是教學成功的重要環節。

3.案例剖析

本節課是以Moodle平臺、思維導圖、微視頻、導學案、畫程軟件、Dev-C++編程軟件以及OJ系統多工具為支架的初中計算機編程課，利用課內翻轉的形式將晦澀難懂的While循環編程知識化繁為簡、由易到難地展示出來，充分調動了學生學習編程知識的積極性，不僅提高了學生的學習興趣，也讓學生有的放矢地學會使用信息化工具提高學習效率，培養了自主學習的能力。

從重點與難點問題的突破來說，由于學生之前已經掌握了For循環語句的使用方法，所以教師利用微視頻先將While循環語句的語法結構呈現出來，讓學生初步認識其格式，之后教師不是直接講解其執行過程，而是提供4個難度較低的練習題，讓學生在自主探究與合作學習的過程中掌握While循環語句的執行過程，再利用畫程軟件將流程圖繪制出來，突破教學重點。對于While循環的難點即循環條件與循環體語句的確定，教師則采用老題新做與挖空心思降低學習難度，讓學生將上節課用For循環解決的問題改編成利用While循環解決，使其初步理解While循環條件與循環體語句如何確定，之后將老題改編成已知循環條件而未知循環次數的只能用While循環解決的問題。讓學生自主探究，先利用畫程軟件抽象出流程圖，再將生成的代碼在Dev-C++軟件中運行，查缺補漏，最后將代碼粘貼到OJ系統進行實踐，得到反饋，由易到難，逐步擊破教學難點。最后讓學生利用思維導圖工具動態生成本節課的知識地圖，并要求其在思維導圖中體現出While循環與For循環的區別，讓學生充分掌握循環結構。課后學生需要在OJ系統中進行不同難度、同類題目的練習，實現知識遷移，完成深度學習。

在整節課中，教師點撥與教學評價貫穿始終，教師根據學生的導學案完成情況以及學生記錄的疑惑點進行及時點撥。翻轉課堂教學形式給了學生自主學習的時間與空間，教師可以因材施教，適度輔導。在學生完成編程之后，教師要求學生與同學之間互相講解一次題目，有利于學生內化知識，實現深度學習，同時也是一種自評與互評。學生完成練習題目之后，教師可以根據OJ系統的反饋進行評價與反饋，學生也可以看到自己的完成度與排位次序，更加提升其學習的積極性。

結 語

“雙減”政策的實施符合素質教育的要求，計算機編程課程有利于培養學生獨立思考、知識遷移、自主學習的能力。多工具支持的初中計算機編程翻轉課堂彌補了傳統計算機編程教學形式單一、內容抽象等不足，既為教師提供了教學資源，又為學生綜合能力的培養提供了充足的空間與支持，非常值得一線教師嘗試。同時，作為初中信息科技教師一定要緊跟時代的發展，結合國家最新的教育方針和政策，及時反思自己的教學模式，不斷調整教學方法，促進教育教學改革。

注：本文系江蘇省蘇州高新區教育科學“十四五”規劃2021年度“一般立項”課題“思維導圖支持初中信息技術翻轉課堂的實證研究”（課題編號：SND-2021-YB-110）的研究成果

參考文獻

孫利平. 導學案支持高中信息技術翻轉課堂的實證研究[D]. 長春：東北師范大學，2018.

薛志堅，謝志鋒，張婧穎. 計算思維訓練C++程序設計與算法初步[M]. 南京： 東南大學出版社，2020.

作者單位：江蘇蘇州高新區實驗初級中學