小學圖形化編程的逆向教學設計與實踐

摘要：本文以《海底世界》一課為案例，從教學目標設定、逆向教學過程設計，以及教學效果反饋設計等方面展開研究，探索逆向教學的系統化過程及可行性，目的在于提出既滿足學生需求，又能提高學生計算思維和創新能力的教育教學新模式。

關鍵詞：UbD理論；圖形化編程；海底世界

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）13-0072-03

問題提出

皮亞杰認知發展理論提到，高段小學生正處于具體運算階段，此時的兒童從表象性思維中解脫出來，其認知結構中已經具有了抽象概念，因而能夠進行邏輯推理，但運算仍離不開具體事物的支持。因此，從學生較為熟悉的游戲入手，不但能激發學生學習興趣，還能幫助其理解編程規則，提升計算思維能力和創新能力。然而，在程序編寫的問題解決過程中，學生思維展開的隨意性與問題解決的指向性相互矛盾，如果任由學生隨意展開思維，其獲得正確問題解決的可能性往往較小，難以達成思維的訓練和素養的落實。

逆向教學案例設計

逆向教學設計（UbD）理論旨在根據學生特征和課程特點，以實現系統化的學習為目的，設計有效的教學過程和學習效果反饋方案。其教學設計步驟為：確定進階的預期結果→確定合適的評估證據→確定學習體驗和教學。

1.評價標準設計

評價標準優先設計是將學習目標細化、具體化和任務化，以便教師和學生都能清楚地了解需要用什么證據來評價學習效果，以及什么樣的證據能夠認定何種等級。這種方法不僅有助于學生自我認知和行為自覺的培養，還能夠讓教師從多個角度觀察學生的成長，從而進一步完善教學。

例如，依據《海底世界》一課，筆者設計了評價體系表（如下頁表1）及學習過程評價量規表（如下頁表2）。

通過自評（占50%），學生可以更加清晰地認識到自己的優點和不足，從而有針對性地改進自己的學習方法。另外50%的評價則是由他人進行的主觀評價，包括同學之間的互評和教師對學生的評價。這種評價方式可以提供更加客觀、全面的視角，有助于學生辯證地看待自己的成長。

2.教學設計

筆者依據擬定的評價標準，結合作品設計邏輯，對《海底世界》一課進行了如下教學設計。

階段一：預期結果

學習遷移：①能將復雜問題分解為簡單問題，經過反復迭代測試實現問題解決。②能利用生活經驗，將海洋生物鏈融入到作品創作中，在作品的創意化設計中，體會編程作品創作的思想方法。

理解意義：①通過頁面坐標軸，了解角色所在坐標位置，并明確頁面的邊界坐標值。②分析“大魚吃小魚”的作品邏輯，“被吃”即角色隱藏，捕食者因捕食體型增長。

基本問題：①“小魚”可以在什么區域反復出現？②怎么表現“小魚”被吃了？③“大魚”吃了“小魚”，“大魚”會有什么變化？

應掌握知識：角色造型切換；角色隨機位置的設置；“小魚”隱藏和重新出現的設置；角色移動的方式（鼠標或鍵盤操作）；變量計分器。

應掌握技能：能通過描述“大魚吃小魚”的過程，將自然語言轉換為編程語言；能利用編程積木實現“大魚吃小魚”的效果；能利用變量實現作品中的增量需求，如“吃了幾條魚”等。

階段二：評估證據

表現性任務：①能分析“大魚吃小魚”的作品邏輯，并有條理地跟同伴分享自己的作品思路；

②能根據海底生物鏈的邏輯，增加魚的種類，提升捕食難度，使作品更有創意且合理。

其他證據：①知識點測試。利用問卷星完成知識點理解測試。②提升練習。思考“大魚吃小魚”的作品模型可以應用在哪個場景中，并嘗試實現。③反思。想一想，說一說作品優化的過程。

階段三：學習計劃

①回顧生活中海底生物鏈的情況，了解“大魚吃小魚”的邏輯。

②利用自然語言描述“大魚吃小魚”的過程，并結合圖形化編程平臺，將自然語言轉化為編程語言。

③利用“跟隨鼠標指針移動”或鍵盤“上下左右”鍵控制“大魚”移動，通過“隨機”+“移動X步”實現“小魚”的自由移動。

④利用“隱藏”積木控制角色實現“被吃”效果。

⑤設計問題鏈，先獨立解決基礎捕食效果，再小組討論，在交流展示中改進作品。

⑥引導學生關注海底生物鏈，了解海洋生物多樣性，豐富作品中的捕食邏輯關系，在交流研討中豐富作品。

⑦了解變量的使用方法，利用變量設置計分器、生命值、成長經驗等數據，實現作品角色的養成效果，提升作品的質量。

圖形化編程平臺實現

在制訂評價標準時，教師要充分考慮學生的差異性，并為學生發展預留一定的空間。這種預留空間并不意味著放棄評價標準，而是要在預設與生成之間尋求一種平衡。

例如，大魚游動的動效分析，大魚要實現的效果是由人控制大魚的游動。以kitten平臺的代碼為例，可以設計如表3所示的幾種方案。

表3中的四種方案主要聚焦控制大魚的方式，在移動方式上除了利用坐標移動，還可以使用積木塊“移動”配合“面向X方向”等實現。方案2和方案3雖然同樣是利用“A”“S”“D”“W”按鍵控制移動，但在具體的應用中仍有不同。因此，在評價學生作品時，教師不能就代碼論成效，而要將作品放在具體情境中分析其可行性，不同作品設計邏輯不同適合的代碼也不同。教師在評價環節要注重引導學生回歸作品設計背景和故事邏輯，“就事論事”來評論，不追求代碼復雜度、精致化，重點在于問題解決。

參考文獻：

林敏.基于地理核心素養培育的逆向教學設計——以高中地理“正午太陽高度角”為例[J].中學地理教學參考，2017（24）：11-14.

本文系福建省教育科學“十四五”規劃2023年度立項課題“促進深度理解的小學信息科技項目化學習設計研究”（課題編號：FJJKZX23-325）、廈門市集美區小學市級學科帶頭人（市管區培）2023年度課題“指向計算思維發展的小學信息科技跨學科學習實踐研究”（課題編號：XMXDJM2023020149）的研究成果。