基于項目學習的圖形化編程教學設計與實施研究

張亦弛

摘要：作者將項目學習與圖形化編程教學相結合，輔之以“4P”學習法的相關原則，完成了基于項目學習的圖形化編程教學設計框架，并以此為依據，結合具體的學生特征、教學內容、教學目標，在北京市某中學進行教學實踐，以期為信息科技教師在編程課程中的教學設計與實施提供新的思路。

關鍵詞：項目學習；圖形化編程；4P學習法

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）10-0021-04

相較于枯燥、復雜的傳統語言代碼編寫方式，圖形化編程工具以其編程活動形象化、操作簡單、實施方便的特點，增加了學生編程學習體驗，彌補了VB、Java等成人化編程語言的不足，逐漸成為中小學生編程教育的主要載體。但由于其仍處于起步階段，尚未形成完整的教學體系，所以在落地實施過程中并沒有達到預期效果。例如，在初中信息科技學業水平合格性考試中，其考核方式仍然是讓學生編寫固定類型的程序題目，因此大部分教師依舊采用“教師講，學生練”的方式組織教學，忽視了思維和能力的培養；由于缺乏統一的圖形化編程教材，部分教師的教學過程較為隨意，教學任務系統性不足；學生的編程基礎與接受能力差異較大，導致教學效率較低。由此可見，在新版課程標準的要求下，如何利用課程提升學生創造力、批判性思維、問題解決、合作溝通等多方面能力，成為現階段中小學編程教育亟待解決的問題。因此，筆者嘗試將項目學習與初中圖形化編程教學相結合，讓學生在課堂上能夠真正利用信息技術思考問題，自主探究解決問題，從而最終達到提升學生信息科技核心素養的總目標。

項目學習與圖形化編程教學結合的優勢

1.以項目為抓手，實現課程綜合化

項目學習鼓勵教師從學生的興趣出發，創設貼近學生實際生活的情境和主題。出自真實世界的主題本身就具有綜合性，涉及多個領域的知識，因此需要學生主動整合各學科知識，完成探索活動，進而完成對知識的建構與綜合運用。同時，在此過程中學生的自主學習、實踐探究、交流合作等多方面能力得到提升。

2.打破傳統教學模式，培養學生應用能力

項目學習充分保證了學生的主體地位，教師是學習過程中的引導者，幫助學生完成任務。從項目的確立、實施到改進、創造都需要學生高度參與其中，利用所學知識分析問題、解決問題，形成對問題的深刻理解。

3.激發學生興趣，實現課堂活動的趣味化

項目學習在成果的形式、主題等方面具有較強的開放性，學生在完成任務的過程中，可以充分發揮自己的想象力與創造力，這在一定程度上保持了學習動機。同時，在項目學習的小組活動中，學生能夠各司其職發揮自己的優勢，在交流協作中找到自身價值。

基于項目學習的圖形化編程教學設計框架

筆者以建構主義學習理論和實用主義教育理論為依據，以項目學習的基本要素和流程為直接參考，針對初中圖形化編程課程，綜合考慮《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的基本理念與培養學科核心素養的要求，提出了面向初中圖形化編程教育的項目學習教學設計框架，如下圖所示。

該框架將教學設計過程分為兩部分，首先是前端分析部分，該部分主要是明確本節課的教學目標、教學內容、學生特征，可以為后續項目學習課時計劃的制訂、教學資源的開發、師生活動的設計打下良好的基礎。其次是教學過程設計部分，該部分以項目學習的六個環節即選定項目、制訂計劃、活動探究、作品制作、成果交流、活動評價為基礎與依據，將項目活動分為準備、實施、評價三個階段，分別從教師活動角度、學生活動角和教學資源角度進行分階段設計。另外，教學過程設計部分還融合了米切爾·雷斯尼克對兒童編程教育提出的“4P”學習法，即“項目、熱情、同伴、玩耍”四項原則——項目創作為基礎、熱情為驅動力、同伴協作共同探索、玩耍為評價與學習途徑。

同時，在教學過程設計方面筆者更注重教學資源的建設，用開放的設計環境給學生帶來更加豐富的創造靈感和更加深刻的學習體驗，讓學生在協作分享中互相學習、反饋進步。在項目的流程方面，強調迭代循環的設計過程：一是先明確任務，再想象、創造、實踐、交流與反思，然后再次明確任務的大循環；二是在項目實施過程中，“構思創意—創意物化—編寫程序”三個環節之間的小循環，能讓學生在發現、分析、解決問題的過程中，不斷獲得新的思想與技能，加深對項目主題的認識，螺旋上升式地建構知識。

基于項目學習的圖形化編程教學實踐案例

基于上述設計，筆者在北京市某中學開展了為期兩個月的教學實踐活動。

1.前端分析

（1）學生特征分析

八年級學生的抽象邏輯思維已經有了較大程度的發展，但仍然需要直觀形象或經驗的支持，因此在教學過程中教師應提供及時的技術指導和微課資源支持，幫助學生舉一反三，完成知識的建構。同時，他們的觀察能力有所增強，能夠從日常的學習生活中發掘有用的信息助力作品創作。但是，容易受到外界事物的干擾，因此需要教師適時地引導與監督，通過趣味性的活動和獎勵措施保持學生學習積極性，激發學習動機。在實驗研究開始前的編程學習中，學生已經熟悉了Mind+的操作界面，能夠完成導入角色，添加背景，角色移動、縮放、刪除等基礎操作，可以利用“廣播”“重復執行”“如果……那么”“添加變量”等命令實行對角色行為的控制，完成較為復雜的程序編寫任務。這些都為學生利用Mind+軟件完成游戲的設計制作提供了基礎。

（2）教學目標分析

①能夠充分利用所學編程知識和其他學科知識完成項目的開發與制作。

②能夠根據問題尋求恰當的方式獲取和處理信息。在合作過程中主動與同伴交流共享信息，以獲得更大的價值。鞏固所學基礎模塊命令，進一步掌握較為復雜的模塊命令。理解順序、分支、循環結構的功能和用法，并編寫具有相應功能的程序。

③能夠利用Mind+軟件實現項目所需的效果，總結程序設計的基本步驟與方法，并能夠將其遷移到其他問題解決過程中。

④在制作作品時，能夠根據需要選擇合適的數字化資源與工具，管理學習過程，獲取學習資源，完成自主探究與協作學習，并與同學合作設計與開發創意性的作品。

（3）教學內容分析

初中算法與程序設計拓展模塊的課程內容包括三大方向：一是能夠利用程序流程圖來描述某一問題的解決過程。二是可以通過拖拽圖形化編程工具中的相應模塊，實現包含順序結構、分支結構和循環結構的簡單程序。三是結合實際生活，體驗程序設計的基本流程。根據復習課課程要求，教師立足本學期已學知識內容，結合學校活動實際、學生生活實際、Mind+軟件素材等因素，最后選定“海洋保護公益設計”作為本階段的學習項目，并提出諸如不能少于兩個角色、需具備廣播功能等程序設計要求，以保證作品質量。

2.教學實施過程

（1）第一課時：任務發布，確定項目

教師展示有關海洋環境保護的視頻、網頁、宣傳海報等資料，請學生瀏覽。

提問：請同學們回憶，在自己的生活中還在哪些場景下看到過有關海洋環境保護的宣傳？是以什么樣的形式進行宣傳的呢？學生自主瀏覽相關資料，思考并回答問題。

教師明確項目內容：要求學生以小組為單位，圍繞“海洋保護公益設計”這一主題，利用Mind+編寫小游戲，讓人們可以通過玩游戲的方式獲得海洋及海洋環境保護相關知識。

為保證項目順利進行，教師在課前根據學生過往的成績與表現指定若干小組組長。其余學生自主選定組長結成小組，每組3～5人，并填寫小組分工表格。同時，為提高合作學習的有效性，除組長外的每名組員需完成游戲中一個關卡的制作，組長負責在組員制作作品過程中進行監督、指導。

（2）第二課時：構思創意，交流碰撞

教師立足學生已掌握的Mind+基礎知識和初中算法與程序設計課程要求，為學生提供三種類型的游戲資料：第一類是互動故事類游戲，如“韓信點兵”“海底兩萬里”；第二類是競技闖關類游戲，如“飛機大戰”“大魚吃小魚”；第三類是知識答題類游戲，如“一站到底”。

教師提出任務：體驗這三類游戲，思考本小組創作的游戲名稱是什么。作為組員，你要在其中設計怎樣的關卡？要求：可以從范例中選擇自己感興趣的游戲進行模仿，也可在其基礎上翻創，或者選擇其他偏愛的游戲類型。各關卡之間的關系可由難到易，也可更換不同場景、故事等，不做硬性規定。

各關卡都要保證：①有一定的背景和角色；②程序中需具備順序結構、分支解構和循環結構；③有計時或積分程序；④程序需要有廣播功能。制作期間如有特殊問題可與老師進行商議。

學生體驗游戲并思考。各小組成員提出自己的創意，交流討論后確定本組游戲名稱及各關卡內容，小組組員填寫關卡分析表（如下頁表），完成將自然語言轉化為Mind+語言的初步思考。教師在此過程中為學生提供支持服務，引導學生考慮制作作品時的技術實現問題以及邏輯關系，鼓勵學生登錄圖像化編程學習社區獲取信息。

（3）第三課時：小組協作，創意物化

組長提交本組的關卡設計方案，教師審核通過后可進行初次代碼嘗試。未審核通過，即方案設計難度較大不具備可實施性的小組，組內繼續討論，修改后再次提交。

教師發放程序設計流程圖學案，引導學生將項目目標拆分為各個部分，逐一進行分析，并在學生繪制過程中給予及時的幫助與支持。

各組組員填寫學案，利用流程圖梳理游戲規則、游戲角色、游戲背景等各個部分間的邏輯關系，以更好地實現項目主題。

在探究過程中，學生可初步嘗試將流程圖轉化成腳本代碼，并基于個人的能力和需求反復修改游戲關卡規則、去除或增加角色。在發現問題時，學生互幫互助，合作討論問題解決策略，理清思路。各組組長觀察小組的活動狀態，可隨時召集成員就計劃變更進行重新討論，以確保項目探究過程的順利實施。

（4）第四、五、六課時：搭建腳本，驗證猜測

學生采用合作學習的方式，靈活運用課上所學的Mind+基礎知識，將上一階段繪制的程序流程圖轉化為代碼，完成關卡制作。在此過程中，小組成員經歷多次程序搭建、運行、調試修改的過程，為攻克創作過程中的難關，學生主動選擇恰當的數字化學習工具獲取、處理、運用信息，成員間積極分享思路、交流想法。組長關注成員的信息反饋，監督、管理組員完成關卡制作。教師根據學生在UMU互動學習平臺上反饋的問題，制作編程教學微課，上傳至平臺“我的任務”區，啟發學生思路，引導學生舉一反三，大膽嘗試解決問題。依據各小組制訂的計劃，教師定期檢查，督促學生完成任務，并給出提示與建議。

（5）第七、八課時：交流展示，作品評價

教師組織學生在各自的電腦上展示本組作品，并試玩其他小組游戲。

教師提出任務：你認為該組制作的游戲的優點是什么？有哪些需要改進的地方？哪些部分是值得本組借鑒的？學生賞玩其他小組設計的游戲并思考問題。

教師組織各組報告員依次上臺進行項目匯報。要求：各組匯報控制在8分鐘以內，匯報內容包括但不限于游戲設計理念、演示游戲玩法、游戲運用到的程序設計知識、制作過程中遇到的困難及解決辦法、對本組作品的展望、本次項目學習的收獲與感悟六部分。學生專心傾聽匯報，并完成作品評價表。在匯報完畢后，學生可根據試玩體驗和匯報內容對該小組進行評價或提問。

教師點評各小組作品，組織學生完成小組自評表。最后，對本階段項目學習進行歸納總結，對項目過程中出現的共性問題進行講解和反思，為下一次教學提供反饋。

結束語

對于圖形化編程教學而言，傳統的“講—練”教學模式已無法滿足信息科技新課程標準的培養要求，而項目學習作為一種新型學習模式是突破當前圖形化編程教學困境的最佳途徑之一。當前，項目學習與編程教育結合的研究仍處于探索階段，教師應如何有效利用項目學習完成教學任務、合理安排教學時間、優化項目學習實施過程等，都是需要進一步探討與完善的問題。

參考文獻：

賀慧，張燕，林敏.項目式學習：培育核心素養的重要途徑[J].基礎教育課程，2019（06）：7-10.