基于高階思維的小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐探索

周曉明

【摘 要】本文分析了基于高階思維的小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的作用，并提煉了六個(gè)教學(xué)步驟。實(shí)踐證明，基于高階思維的小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)能讓學(xué)生的自主探究能力、合作學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力都得到提高，讓程序設(shè)計(jì)課堂也更有教學(xué)品質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】高階思維；小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)；合作學(xué)習(xí)

【中圖分類號】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）01-053-02

問題分析

小學(xué)階段開展的程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，結(jié)構(gòu)化思想的建立和算法教學(xué)的實(shí)施能有效培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而提升他們的思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力，使他們能更好地適應(yīng)未來的信息社會。但學(xué)生在實(shí)際的程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中卻存在一些問題，如采用死記硬背的方法，依葫蘆畫瓢地搭建腳本；再如處于被動式學(xué)習(xí)的狀態(tài)，缺少深入研究、不斷完善的積極態(tài)度，作品千篇一律，缺乏創(chuàng)意。這樣的課堂里，學(xué)生看似完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，但實(shí)則沒有達(dá)到程序設(shè)計(jì)教學(xué)的初衷，學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新精神并沒有在教學(xué)中得到提升。

基于高階思維的小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)六步驟

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：算法是計(jì)算思維的核心要素之一。小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的目的是讓學(xué)生在面對問題時(shí)能理性思考，分析如何按照合理的邏輯順序組織行動，從而更好地解決問題，如此反復(fù)分析、實(shí)踐、修改、創(chuàng)造的過程就是一種類似于計(jì)算機(jī)程序工作的“編程”思維。“分析”“評價(jià)”“創(chuàng)造”作為布魯姆教育目標(biāo)中的高階思維，與程序設(shè)計(jì)教學(xué)目的緊密相關(guān)。高階思維的培養(yǎng)需要依托于真實(shí)情境下具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在超越自身真實(shí)認(rèn)知水平的情境中采用體驗(yàn)式、建構(gòu)式的學(xué)習(xí)模式，在與他人互動、合作的過程中形成復(fù)雜的思維[1]。因此，程序設(shè)計(jì)教學(xué)中關(guān)注高階思維的培養(yǎng)，旨在促進(jìn)學(xué)生的深層理解、語言表達(dá)、論證推理、問題解決、知識遷移等思維能力的發(fā)展，從而真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力的提升，指向課程標(biāo)準(zhǔn)所強(qiáng)調(diào)的素養(yǎng)教學(xué)。筆者以小學(xué)圖形化編程“設(shè)計(jì)迷宮游戲”一課為例，基于高階思維設(shè)計(jì)教學(xué)流程。

1.分析問題，梳理需求

迷宮游戲是學(xué)生熟悉且感興趣的活動項(xiàng)目，但游戲的規(guī)則是多樣的，教師鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)，分析迷宮游戲所需的背景、角色及其動作特點(diǎn)。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師首先應(yīng)注重問題的“不確定性”，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行開放的探索活動，為個(gè)體的認(rèn)知發(fā)展創(chuàng)造最近發(fā)展區(qū)；其次應(yīng)注重任務(wù)的趣味性，盡量發(fā)掘?qū)W生感興趣的編程素材，以此調(diào)動他們參與活動的積極性。

2.形成觀點(diǎn)，建立算法

學(xué)生結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和軟件特點(diǎn)，對迷宮游戲的整體效果有了初步的想法，然后針對角色如何走迷宮這個(gè)核心問題提出自己的觀點(diǎn)。學(xué)生獨(dú)立思考，用自然語言說清角色的動作特點(diǎn)，即將“走迷宮”這個(gè)不確定性的問題通過分解、序列、抽象等重新組織。此時(shí)，教師逐步出示（或者由學(xué)生繪制）流程圖，用流程圖理清思路，建立算法模型。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)表自己的觀點(diǎn)，包括一些雖然不成熟但有新意的想法，并引導(dǎo)學(xué)生用流程圖等方式讓思路更直觀、清晰地呈現(xiàn)。迷宮游戲是學(xué)生第一次接觸選擇結(jié)構(gòu)，教師利用流程圖有效地幫助學(xué)生快速理解通過條件判斷控制程序流程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3.編寫程序，論證觀點(diǎn)

學(xué)生根據(jù)算法模型，通過搭建舞臺、編寫腳本實(shí)現(xiàn)作品的整體效果來表現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)思路。教師要引導(dǎo)學(xué)生去探究實(shí)現(xiàn)效果需要的新控件，以引導(dǎo)者的角度鼓勵(lì)學(xué)生對編程任務(wù)進(jìn)行計(jì)劃和編排，并幫助學(xué)生將問題抽象分解為解決問題所需要的認(rèn)知技能，從而能應(yīng)用到今后相似的問題情境中。

4.組內(nèi)討論，完善算法

每個(gè)學(xué)生對于迷宮游戲的規(guī)則會有不同的觀點(diǎn)，即使設(shè)計(jì)的角色動作特點(diǎn)類似，搭建的腳本也不盡相同。在組內(nèi)討論時(shí)，學(xué)生在對比自己與同學(xué)實(shí)現(xiàn)的效果及對應(yīng)的程序后，表明自己是否認(rèn)可或者需要提出質(zhì)疑。討論的目的不是為了比出最佳方案，而是讓不同的見解、不同的思路在討論中碰撞，從而讓學(xué)生形成對問題多角度的思考和認(rèn)知。經(jīng)過小組討論，結(jié)合教師的引導(dǎo)，學(xué)生梳理思路，對信息進(jìn)行深層加工和結(jié)構(gòu)化整合，將原本零散的、片面的想法整合形成更完善的設(shè)計(jì)思路，最終完善算法，修改并調(diào)試程序。

5.小組匯報(bào)，多元評價(jià)

小組匯報(bào)由教師主持，每個(gè)小組邊演示作品邊講解設(shè)計(jì)意圖，并接受其他小組的提問，在更大范圍內(nèi)對不同維度的信息進(jìn)行綜合。教師評價(jià)和反饋各個(gè)小組的作品，給學(xué)生樹立文明互動、深層探究的榜樣，既要善于發(fā)現(xiàn)作品中的亮點(diǎn)并給予表揚(yáng)，同時(shí)也要深入挖掘作品中仍待完善之處。當(dāng)小組提出不同觀點(diǎn)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生展開小組間的探索性對話，進(jìn)行班級層面認(rèn)知的共同建構(gòu)。小組匯報(bào)并非讓學(xué)生達(dá)成一致意見，而是在有指導(dǎo)的參與中關(guān)注思考問題的不同角度，養(yǎng)成更綜合全面地分析問題的習(xí)慣，達(dá)到知識層次、思維方式等學(xué)習(xí)品質(zhì)的提升。

6.引領(lǐng)反思，提升素養(yǎng)

引領(lǐng)反思著眼于鍛煉學(xué)生的元認(rèn)知能力，促進(jìn)自我調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)。此時(shí)教師不再局限于項(xiàng)目活動的內(nèi)容，而是引導(dǎo)學(xué)生反思合作推理學(xué)習(xí)的過程，如反思在合作推理過程中的感受，收獲了什么，還有哪里需要改善等。教師客觀指出活動過程中學(xué)生展現(xiàn)的合作行為，肯定積極、主動的表現(xiàn)，指出游離、極端等需要改善的行為，促進(jìn)學(xué)生真正主動地參與學(xué)習(xí)活動，完成由知識到素養(yǎng)的提升過程。

基于高階思維的小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的作用

一是學(xué)生的合作意識增強(qiáng)。在學(xué)習(xí)過程中，小組內(nèi)需要相互表達(dá)觀點(diǎn)，加強(qiáng)協(xié)調(diào)配合和交流溝通，以此達(dá)到作品的最優(yōu)化。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生感受到小組合作、交流、溝通不僅能加速問題解決，而且更是一種情感的助力，他們越來越樂于接納他人的觀點(diǎn)，也逐步展現(xiàn)出多維度綜合和完善設(shè)計(jì)的能力。

二是學(xué)生的思維品質(zhì)得到提升。學(xué)生在完成編程任務(wù)的過程中，建立起新舊知識的聯(lián)系，通過探索試錯(cuò)、反思判斷、推理啟發(fā)，實(shí)現(xiàn)了知識的獲取、思維能力的提高。同時(shí)，學(xué)生需要辯證地思考在編程創(chuàng)作過程中可能會出現(xiàn)的各種思維的沖突，理性對待每一次的選擇與嘗試，從而促進(jìn)了元認(rèn)知能力的提升。學(xué)生在交流過程中，對他人的觀點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充和修正，提出具有挑戰(zhàn)性的問題推進(jìn)深層思考，促進(jìn)了對問題的分析能力。而大膽質(zhì)疑同學(xué)作品中存在的問題，也培養(yǎng)了學(xué)生在問題解決和決策過程中的批判思維。

三是學(xué)生的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。基于高階思維的學(xué)習(xí)氛圍是學(xué)生的一個(gè)輕松活躍的思維空間，學(xué)生在情景表達(dá)和程序設(shè)計(jì)過程中不斷思考、提煉和反思自己的想法；在問題討論、觀點(diǎn)論證的過程中，努力挖掘問題的核心，成為自己行動的思考者、問題的解決者、思維的創(chuàng)造者；在小組內(nèi)思維碰撞和小組間作品展評的過程中，擴(kuò)大了感知范圍，拓寬了思維；在探索、求異、突破中創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。

基于高階思維的小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)構(gòu)建了一個(gè)開放性的問題情境，讓學(xué)生在分析、創(chuàng)造、綜合、元認(rèn)知等一系列認(rèn)知成分協(xié)同作用中進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，通過建構(gòu)式的互動創(chuàng)造新知識、提出新想法，而教師的支持性角色為學(xué)生提供了獲得引導(dǎo)式參與的機(jī)會，幫助學(xué)生提升思維和認(rèn)知水平[2]。教師的課堂行為是各種教育落地的“最后一公里”，因此，教師必須深刻理解和掌握程序設(shè)計(jì)理念及方式，并努力將程序設(shè)計(jì)教育的思維方式內(nèi)化為自身教學(xué)修養(yǎng)與行為，在小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，為學(xué)生提供更多創(chuàng)造新知識的機(jī)會，鼓勵(lì)學(xué)生自由表達(dá)創(chuàng)意、深入探究編程方法，大膽質(zhì)疑彼此的觀點(diǎn)，通過與他人的互動建立新舊知識之間的聯(lián)系，克服自身認(rèn)知水平的限制，促進(jìn)思維發(fā)展，從而提升信息科技課堂的教學(xué)品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬淑風(fēng)，楊向東. 促進(jìn)高階思維發(fā)展的合作推理式學(xué)習(xí)[J]. 教育發(fā)展研究，2021（24）：64-73.

[2]孫立會. 聚焦思維素養(yǎng)的兒童編程教育：概念、理路與目標(biāo)[J]. 中國電化教育，2019（7）：22-30.

作者單位：江蘇張家港市白鹿小學(xué)