用案例教學撬動小學生基于圖形化編程的計算思維發展

張燕紅 山東省濟寧高新區教研室

古麗娜 山東省濟寧市普育回民小學

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的頒布，體現了信息科學與信息技術的融合，圖形化編程平臺憑借開源、可視化編程等優勢成為不少教學內容實施的首選，但在教學過程中也出現了如內容選題、學習過程不恰當，案例資源不足等問題。因此，筆者基于相關理論與實踐研究，嘗試分析小學算法學習中如何基于圖形化編程案例為教學“加力”，希望能給一線信息科技教師的教學提供借鑒。

● 案例教學為小學生計算思維形成提供的“作用力”

作為可視化的程序設計軟件，小學圖形化編程教學雖然憑其編程環境以圖形化和模塊化的形式增強了程序設計的可見性，學生操作起來更加容易，但是對處于初級學習階段的學生而言，編程設計本身具有的復雜性與抽象性仍然影響著其學習編程的主動性和積極性。教師需要發揮案例教學多重作用力，以良好的問題設計、生動的情境創設，引導學生產生興趣和樂趣，在體驗與實踐中去感受算法、探究控制和探索智能。具體來講，在小學圖形化編程教學中，案例教學可以從以下幾個方面發力。

1.以“吸引力”調動學生學習的積極性

傳統算法與編程教學主要以單一的灌輸方式為主，而小學生正處于心智發展的關鍵時期，其身心發展特點決定了這種教學模式難以發展學生的創新意識、算法思想與計算思維。而通過案例教學，以案例形式具體地呈現教學內容，不僅能讓學生產生學習編程的興趣，而且能讓學生通過對案例的分析、討論掌握問題的解決思路、方法和流程，提升計算思維。

基于此，在開展小學算法與編程教育時，筆者積極探尋與小學生學習特征相匹配的案例，并將程序設計基礎知識和編程思想的運用通過富有層次的問題、引人入勝的情景和過程恰當的交互功能等融入其中，使案例產生“吸引力”，讓編程學習變得更有節奏、有收獲、有思考，真正調動學生學習的積極性。

2.以“驅動力”發揮學生學習的主觀能動性

信息科技課堂教學需要用案例“驅動力”來改變以往信息技術課堂教學中的傳統教學模式，打破限制學生主體地位的被動局面，讓學生感受到知識應用、問題分析、問題解決及信息科學原理探究的過程。案例教學采用師生、生生互動探究的方式，共同討論生活化案例中體現出的數字素養與技能，學生在不同的問題、案例情境中運用學習的知識、方法與思維進行探索。

3.以“創新力”推進學生的計算思維發展

單純的基于語法的編程教學，過于注重灌輸知識，很少關注學生的計算思維發展，結果導致學生的個人創意不能及時得到發揮。而利用案例教學，可以引導學生在有趣的情境中帶著興趣投入學習，激發創作的欲望，促使其主動思考、分析問題，提出解決方案，通過編程解決問題，逐步形成計算思維；利用案例教學，學生可以在案例分析的過程中學習、鞏固必要的操作要點、算法、語法等知識，發展計算思維，提高創新能力、實踐能力。

● 以案例教學構建小學生計算思維形成的“動力”機制

1.建立撬動計算思維形成的“支點”

計算思維培養的重點是基于計算機特點的解決問題的方法與思維的發展，要達到這個目標需要具體的實踐案例，即將算法知識與知識的學習方法作為撬動的“支點”。因此，需要基于圖形化編程案例確立教學“中心內容”與“關鍵要素”。首先，對照課程標準和教學目標，選擇與圖形化編程課程相匹配的教學案例，準備好相關教學材料。其次，在圖形化編程案例選定后，教師要進一步分析、理解案例內容，確定呈現案例的方式，如角色扮演、實物展示等。例如，《垃圾分類》案例的“支點”，是通過圖形化編程軟件的消息傳遞、造型模塊和子函數模塊、循環與判斷語句的嵌套等編程知識內容，逐步完成一個垃圾分類科普的程序。其中，先要根據計算思維的“問題分解”方式界定垃圾分類的四大類型，然后通過計算思維的“抽象”將垃圾圖片的“值”進行區分，接著通過“模式”將垃圾圖片與相應垃圾桶對應，最后設計“算法”以拖動廢棄物圖片與垃圾桶匹配，不匹配即回到初始位置，匹配即角色消失，分數增加1。《垃圾分類》案例的素材、模塊等，具有一定的典型性和復雜性，都需要提前準備，才能明確本節的實施“支點”。

2.通過分析、討論、探究等深化問題解決，構成計算思維“動力臂”

學生作為學習的主體，要學會在教師的引導下合作、自主地分析、討論、探究案例中的問題，從而在問題解決中構建起“算法”與“程序”的關聯，這個結構是撬動計算思維發展的“動力臂”。作為引導者的教師，既要為學生營造適宜的學習環境，又要引導學生積極圍繞圖形化編程案例中涉及的編程問題進行組內和組間討論，通過案例來啟發學生，促進討論的開展與分析的深化，最終使問題得到解決。例如，在案例《垃圾分類》中，通過給垃圾分類教師可以提出很多啟發性問題，如怎樣證明該垃圾是否被點擊、怎樣避免與其他角色互相干擾等，讓學生思考、觀察，進行探究性學習，提高學生的信息素養。此外，學生還需要對案例中的角色、腳本等進行深入分析，這樣可以解決編程過程中所遇到的問題，掌握垃圾分類的常識。

3.用點評、總結、評價學習過程與結果，縮短計算思維形成的“阻力臂”

信息科技對小學生計算思維的界定并不局限于編程，因此教師在教學中也要采用多種評價方式，讓每個學生都有收獲，讓計算思維的“阻力臂”更短一些，讓撬動的效益更高。例如，在《垃圾分類》案例中，在展示交流中，可讓學生對本組的垃圾分類作品進行演示，教師對其中的問題進行點撥，其他小組學生提問，發表不同的觀點與看法，并對作品進行點評等。為了保證點評的效益，教師可引導學生從角色運用效果、技術實現和作品的疑問等角度出發，對照小組腳本編寫情況，提出問題，并進行針對性的優化和改進。最后，教師要總結和歸納本節課所涉及的計算思維、算法思想、編程知識及其之間的關聯。

綜上所述，本研究基于圖形化編程的案例教學，借鑒“杠桿原理”，用生動、具體的案例撬動學生課堂學習的興趣點和積極性，培養學生的自主學習能力和創新精神，減少學生的學習困擾，發展學生的思維，即從案例內容“支點”的豐富、“動力臂”問題解決的加長、評價縮短“阻力臂”等多角度撬動小學生計算思維的發展，提高課堂教學的效益。實踐證明，此研究對算法教學與計算思維培養具有積極的意義。