編程教學中學生自然語言表達的三種場景

康小微

摘要：本文提出，編程教學中的自然語言表達是指讓學生在初中信息科技編程內容學習過程中，能夠基于自己的理解，嘗試組織語言來對問題、知識進行相關表述或陳述，以促進對問題的理解。這類自然語言的表達，不僅涉及三步轉譯編程的第一步“真實問題轉化到自然語言文本”，還涉及內隱的思維發展外顯為可觀察的行為，這對促進學生問題解決能力發展的影響更為直接。

關鍵詞：自然語言表達；編程教學；應用場景

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）15-0017-04

編程教學中的自然語言表達

1.什么是自然語言表達

語言可以分為自然語言和人工語言[1]，自然語言是指人們在日常生活、日常交際中所使用的語言，又被稱作日常語言，如漢語、英語等都是自然語言。[2]與人工語言不同，自然語言不是按照人為規則設計的，而是由語言使用者自發地發展和演變而來。因此，自然語言往往具有靈活性和多樣性，同時也可能存在歧義和模糊性。自然語言包含口頭語言形式和書面語言形式。而編程教學中的自然語言表達是指讓學生在課堂學習過程中，或在知識學習后，嘗試組織語言對問題、知識進行相關表述或陳述。其中，用自然語言來陳述真實問題是三步轉譯教學法的第一步轉譯。

2.關注學生自然語言表達的重要性

美國緬因州國家訓練實驗室研究了“學習金字塔”，根據外部信息相對于人腦的流向關系，將聽講、閱讀、視聽、示范/演示歸類為“輸入式學習”，將討論、做中學、教給他人/馬上應用歸類為“輸出式學習”，從信息留存率的比較上可以得出結論：輸出式學習（或輸入輸出相結合）的效果要遠遠好于單純的輸入式學習。[3]根據赫爾伯特·西蒙等學者提出的“思維信息加工模型”，當大腦獲得的信息在工作記憶中被加工并成功進行“編碼”后，就會進入長時記憶。[4]學生的自然語言表達屬于“輸出式學習”的一種，通過討論、寫作、演講等方式，學生可以將所學知識進行加工和編碼，從而更好地存儲在長時記憶中。因此，教師在教學過程中應該注重輸出式學習的設計和引導，讓學生通過實踐和應用來加深對知識的理解和記憶。同時，也要注意不同學習方式的結合，讓學生在聽講、閱讀、視聽等輸入式學習的基礎上，通過輸出式學習提高信息留存率，達到更好的學習效果。

3.編程教學中如何開展自然語言表達

（1）課堂中自然語言表達現狀

筆者根據教學實踐發現，目前初中學生在信息科技課堂中使用自然語言進行描述與表達的機會依然較為匱乏。其原因有二：一是班級人數設置的客觀原因，學生多，課堂時間有限，教師沒有辦法讓所有學生在課堂中進行充分的表達；二是學生受“標準答案”的思想束縛，害怕出錯而不敢表達，能不表達就不表達。

（2）聚焦書面形式的自然語言表達

課堂中學生的自然語言表達根據表達類型可以分為口頭形式和書面形式兩種，口頭形式的自然語言表達包含發言、討論、演講等，書面形式的自然語言表達包含書面陳述等。書面形式的自然語言表達能夠方便記錄和保存每個人的自然語言表達過程，同時，學生組織語言后再落筆，可以更加準確表達思想。因此，本文重點聚焦書面形式的自然語言表達。

（3）書面自然語言表達的支架—學案

在書面自然語言表達中，教師可以通過精心設計的學案，引導學生在學習過程中基于自己的理解，嘗試組織語言對問題、知識進行相關表述或陳述，以促進對問題的理解。與一般學案不同的是，本文所說的學案更加注重開放性問題的設計，同時，不設置標準答案直接評價學生書面自然語言表達的對錯，而是通過不同的評價維度評價學生自然語言表達的達成程度。

在編程教學中的應用場景

下面，筆者以“搭建小型物聯系統”單元為例，通過課堂中自然語言表達的三種應用場景，依托書面學案形式，促進學生自然語言表達的探索，促進學生編程能力的發展。

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中將“物聯網實踐與探索”作為主要內容模塊之一。[5]筆者以物聯網模塊內容作為知識框架設計了“搭建小型物聯系統”的單元課程，整個單元教學主要應用“情境描述—原理認識—應用遷移”的模式。其中，《傳統教室智能化》一課屬于本單元第二部分內容，筆者圍繞核心素養制訂了本課的教學目標并進行了重難點設計，具體教學設計思路如下頁圖所示。

在編程教學中，書面學案是一種重要的教學輔助工具，可以幫助學生更好地理解和掌握編程知識和技能。在自然語言表達的探索中，書面學案也發揮了重要的作用。教師可以通過設計書面學案，引導學生在情境描述、原理認識和應用遷移等環節進行自然語言表達的練習，提高學生的表達能力和溝通技巧。同時，書面學案也可以記錄學生的自然語言表達過程，方便教師進行評估和反饋。

場景一：情境描述—真實問題轉譯為自然語言

在編程教學中，情境描述是指讓學生用自然語言描述問題場景和需求，從而引出編程解決方案的過程。通過情境描述，學生可以更好地理解問題和需求，為編程解決方案的設計提供基礎。例如，在《傳統教室智能化》一課中，教師通過教室內的智能燈控場景—魔方控制器搖一搖打開教室燈。通過問題鏈設計，引導學生了解場景中涉及的設備及各自的作用，再一一對應講解小型物聯系統的四層基本架構，同時要求學生用自己的話描述小型物聯系統實現的過程并填寫至學案中。

在情境描述場景中在引導學生進行自然語言表達時，首先依托學生學案，同時在課堂中留有足夠的時間，讓學生思考并用自己的話描述小型物聯系統實現的過程，將該過程轉譯為自然語言文本，引導學生進行相應自然語言的表達，促進學生更好地理解問題和需求。

場景二：原理認識—內隱認知變化轉化為外顯可見行為

在編程教學中，原理認識是指讓學生用自然語言描述編程知識和原理的過程。通過原理認識，學生可以更深入地理解編程知識和原理，為編程實踐提供支撐。例如，在《傳統教室智能化》原理認識環節中使用掌控板硬件和Mind+軟件來進行實驗模擬，采用小組合作形式，在實驗中使用兩塊掌控板分別模擬魔方端和燈光端，魔方端通過板載傳感器感知姿態變化，燈光端通過LED反饋控制。實驗模擬過程為：閱讀并分析代碼—補充重要缺失代碼—上傳并測試代碼—實驗過程分析。學生發現，雖然正確填寫了魔方端姿態感知和燈光端反饋控制的代碼，但是設備并沒有連接，這時教師適時地引入物聯網MQTT主要協議中Topic訂閱的方法，讓學生在實踐中理解掌握物聯網通信技術和協議。通過掌控板模擬實驗，完整地實現小型物聯系統的搭建，在實驗過程中理解物聯系統實現設備聯網、魔方端感知采集、平臺處理、燈光端反饋控制的過程。

本環節同樣依托學生學案，在掌控板實驗模擬中學生需要閱讀代碼，并且對實驗代碼進行功能分析，組織成相應語言文字并最終填寫至學案，在原理認知中幫助學生理解各部分代碼對應功能，促進外顯內隱認知。

場景三：應用遷移—通過外顯的語言表達來推斷學生能力的發展

在編程教學中，應用遷移是指讓學生用自然語言描述編程應用場景和實踐的過程。通過應用遷移，學生可以思考更好地將編程知識和原理應用到實際場景中，提高編程實踐的能力。例如，在《傳統教室智能化》的應用遷移環節中，根據數字化創新要求，學生在理解了物聯網基本原理和功能后，能對物聯網的創新應用進行初步的設想。本節課拓展模塊的設計是：從傳感器、控制方式、智能設備的多樣化，以及復雜聯動的定制化等角度出發拓展，請學生在符合物聯網基本架構的背景下，暢想并分享一個智能聯動場景設計方案，拓展學生對物聯網更多形式應用的思考，提高日后在生活和學習中使用物聯網技術的應用意識。

根據拓展內容，在書面陳述形式的自然表達中，依然通過學案支架，引導學生從多樣化角度出發，描述如何為校園某個場景設計一個智能化方案，學生能夠在符合小型物聯系統基本架構的背景下，進行腦洞大開卻也不脫離生活的各種暢想。

對學生自然語言表達的評價

1.評價維度及評價表設計

對學生書面自然語言表達的評價，可以從以下幾個維度進行：①語言表達的清晰度。包括文字結構是否清晰、是否能夠準確地表達自己的想法。②邏輯的嚴密性。包括文字邏輯是否緊密有條理、是否能夠合理地闡述觀點。③思考的深度。包括文字中是否有深度的思考和分析。筆者設計的評價表如上表所示。

2.根據評價進行反饋，促進學生自然表達的良性循環

在對學生書面自然語言表達進行評價后，需要根據評價結果進行反饋，以促進學生的自然表達能力的良性循環。具體可以從以下幾個方面進行反饋：①肯定優點；②指出不足；③給予實踐機會；④鼓勵閱讀和思考。通過以上反饋方式，可以幫助學生不斷提高自然語言表達能力，形成良性循環。同時，也可以促進學生的自我反思和自我提高，改善學生的學習效果。

結語

本文結合新課標中“物聯網實踐與探索”內容模塊，設計“搭建小型物聯系統”單元，并結合課堂中“情境描述、原理認識、應用遷移”三種場景，聚焦書面自然語言表達形式，設計學案支撐，引導學生在自然語言表達的三種場景下，能夠基于自己的理解，嘗試組織語言對問題、知識進行相關表述或陳述，以促進對問題的理解。通過組織自然語言表達，學生可以更好地理解問題和需求，更深入地理解編程知識和原理，更好地將編程知識和原理應用到實際場景中。此外，自然語言還可以幫助教師更好地與學生進行溝通和交流，促進教學效果的改善。

參考文獻：

[1]劉煥輝.語言動態研究與交際語言學問題[J].中國社會科學，1991（04）：16.

[2]胡澤洪.自然語言邏輯分析的不同層次[J].思維與智慧月刊，1989.

[3]王玨.“費曼學習法”教學原理分析及應用[J].廣西職業技術學院學報，2020.

[4]司馬賀.人類的認知：思維的信息加工理論[M].北京：科學出版社，1986.

[5]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：6.