基于计算思维能力培养的小学图形化编程教学策略——以“火柴人跳舞”为例.docx

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基于计算思维能力培养的小学图形化编程教学策略——以“火柴人跳舞”为例人工智能发展进程加快，对社会与人们生活产生了深刻的影响。基于人工智能的广泛应用，编程开始进入信息技术课程教学，并成为重要的教学内容。然而，小学信息技术编程教学还存在一些问题，编程内容系统性不强，教学方法单一，导致学生对编程学习内容提不起兴趣，不利于学生思维进阶。因此基于小学编程教学现状，尝试打破传统编程教学思想，有机融合计算思维，将图形化的编程教学与抽象的计算思维能力培养有机结合起来，提高小学信息技术编程教学的开放性，借助有序的教学设计、结构化的学科思维等，以实现图形化编程教学与学生计算思维能力协同发展。一、教学情境：尊重经验，对接生活信息技术教学实践表明，情境对激发学生信息技术学习热情、提高教学内容的粘性具有重要的价值。因此，基于计算思维能力培养的图形化编程教学应基于学生兴趣激活的需要，对传统教学情境进行优化，尊重学生自身的经验，并关照学生现实生活，借助学生熟悉的案例、富有生活气息的情境引入图形化编程教学内容，赋予情境以真实的意义，从而让学生对图形化编程教学内容感兴趣，激活学生探索编程学习内容的源动力。如“火柴人跳舞”一课中，图形化编程软件认识教学，这是编程教学的前提和基础，传统教学模式下，教师主要借助讲解和记忆的方式引导学生认识控件，掌握控件的操作方法。如果直接对学生进行控件认知教学，显然难以有效调动学生认知兴趣。在分析学情基础上，决定借助学生感兴趣、熟悉的积木游戏创设与图形化编程相似的情境，再过渡到图形化编程软件教学，让学生根据搭积木的经验进行迁移性学习，将控件比作积木，提供控件组合达到搭建脚本的效果。 通过创设真实而有意义的情境，较好地借助学生已有的画图经验，将学生既有的经验与学习内容进行关联。这样不仅可以较好地激发学生编程学习之趣，而且也使学生既有的知识、经验形成关联，让新知识、新技能建立在学生既有认知基础和生活经验基础之上。如此，学生对编程概念、语法等知识的理解就有了意义，学生计算思维能力也在迁移中得到自然生长。教学情境创设时，为了促进学生计算思维能力发展，教师可以结合情境产生的效果，配合情境设计相关的问题，让问题自然地生成于情境。如结合学生“玩积木”时设计了这样的问题：大家平时喜欢玩积木吗？学生普遍回答玩过，喜欢玩。再进一步提问：“你们是怎样玩的，能不能介绍一些好玩的玩法？”借助情境产生的问题，既激发学生参与课堂问答的热情，也借助问题引导学生思考，让学生在交流积木玩法的过程中积极地调动思维，从“玩”上升到“策略”层面。学生在交流玩法的过程中，思维得到了较好的调动，也为了解本节课所学内容进行了铺垫，让学生借助玩积木的经验学习本节课内容。如此，较好地实现学生生活经验和学习经验的融合，让生活经验促进学生学习经验的生成，奠定计算思维能力发展的思维基础。二、教学目标：尊重学生差异，实施目标分层学生图形化编程学习需要经历一个循序渐进的过程，计算思维能力培养也不可能在短期内达到较高的发展水平。教师应基于学生计算思维能力发展水平和图形化编程学习时机，既要关注学生整体性发展水平，更要关注学生个体，遵循学生个性化特质以及学生之间的差异性，基于学生最近发展区和学习需求，实施科学的目标分层。图形化编程教学按照教学内容的难易度和学生计算思维能力发展水平层级，可以对教学目标进行层级化预设，细化为三个层级，分别是入门级、进阶级和提高级等，不同层次的学生对接不同的目标层级，以实现全体学生的真正发展。如“火柴人跳舞”编程教学，本节课的目标主要包括两个重点，分别是角色造型绘制与造型切换的方法。根据本节课教学目标，针对三个层级，对不同层次的学生制定以下目标： 1.入门级。入门级目标在目标层级中处于最低层级，是学生应知应会的内容，也是针对学生群体提出的发展目标。入门级目标预设时，教师应考虑学生群体，充分体现出基础性。基于入门级目标设计原则，角色造型绘制方面，学生通过本节课的学习，可以绘制出较为简单的三种“火柴人”；造型切换的方法方面，学生能够简单地结合控件，让角色得以叠加起来，从而赋予火柴人跳舞的效果。2.进阶级。进阶级是对入门级目标的升级，需要教师根据大部分学生群体的学习需求和计算思维能力发展，在入门级目标基础上进行适当的提升，以满足大部分学生学习需求。角色造型绘制方面，在入门级基础上，赋予造型以美观性；造型切换的方法方面，提高学生控件操作的熟练性，并达到预期的目标。3.提高级。提高级在目标层级中处于最高层级，是针对学习基础较好、兴趣浓厚、学有余力的少部分学生指导的目标。角色造型绘制方面，在前两个层级基础上，造型要求提高到角色造型的连续性层级，并且融入学生审美观念，让角色造型更加美观；造型切换的方法方面，增加切换控件，并提高火柴人舞蹈的动画效果。三、教学内容：指向有序思维，优化内容结构教学内容是达成图形化编程教学目标，培养学生计算思维的关键，教学内容应基于新的教学生态，对教学内容进行选择，使教学内容转向有序思维，并对教学内容进行结构化、系统化设计，从而改变传统图形化编程教学内容碎片化现状，使学生获得的知识形成鲜明的类别，形成清晰的标签，让学生知识体系更加完善，能够更好地指导学生实践。 “火柴人跳舞”图形化编程，通过教学要实现火柴人跳舞。基于教学任务，教学内容选择与结构化设计如下：角色创建→跳舞效果→舞台营造；根据图形化编程教学内容，再进行类别化处理与标签设定。归入应用库→设定标签。通过上述内容的结构化处理，使得不同类型、各类方法和程序模块有机关联起来，使新旧知识、不同的类别得以关联起来，形成条理清晰的类别，无形中促进学生计算思维能力和编程思维能力的协同发展。内容结构设计还应对接学生思维发展特点，一般从学生熟悉的内容入手，如学生熟悉的计算机作品、生活中类似的现象等。借助学生熟悉的内容，充分发挥学生形象思维优势，帮助学生建立起直观的认知。在学生直观感知基础上，再进入信息技术学习内容，从感性认知向理性认识抽象，帮助学生积极地调动计算思维，促进学生思维能力发展；最后，再优化信息技术学习场景，给学生创造实践应用的机会，在应用中实现知识内化，让计算思维转变为学生实践技能。四、教学活动：项目驱动教学，指向问题解决教学活动是图形化编程教学的重中之重，也是实现信息技术知识向技能、学生计算思维能力发展的关键。如何确保教学活动的有效性和有序性，教师应借助合适的载体。项目教学是一种有效的方法，它以项目为抓手，在完成项目任务的过程中培养学生解决问题的能力。1.实施项目教学，指向问题解决。 项目活动设计时，应遵从学生思维发展的过程，有序对项目进行分解。项目任务分解还应基于活动总目标的统摄，使总项目细化为结构化的子项目，子项目设计时，应与图形化编程教学知识点、学生计算思维能力发展高度对接，使之承载本节课的教学目标，并与学生认知兴趣高度吻合，能够较好地激发学生兴趣；在分解基础上，需要进行模式识别，选择最有利于问题解决的方法、策略和途径。解决问题应基于基本的流程，形成显性化的流程思维导图，让需要解决的问题条理清晰，层级鲜明，从而使学生通过模式识别活动，逻辑思维能力得到较好的发展，方法策略意识更加强烈；根据流程图，继而进行抽象思维活动，将流程与编程模块进行有机的转化与组合，再开展脚本搭建活动，最后在反复的调试过程中不断完善程序，让学生对各个模块的的基本功能和作用等获得深刻的理解；项目评估是提高项目驱动效应的重要环节，评估环节应发挥学生主体性作用，通过学生互动，让学生获得交流与分享的机会，为共生资源的形成创造条件，使模块功能从知识性向真实、有意义的应用升级；迁移是项目驱动教学的最终落脚点，主要对既有的程序进行优化，赋予程序更高效的功能，给学生创造知识迁移与解决问题的实践锻炼机会。“火柴人跳舞”遵照上述项目化教学活动，以“火柴人跳舞”为总项目，再对项目任务进行分解，形成以下几个子项目：角色造型设计。角色造型设计时，应将动作的连贯性和合理性作为重点，既要使动作做到连贯流程，又要对不合理的动作进行纠正与完善；造型变化。角色造型变化主要借助“下一个造型”进行不断重复，使动作生成动画效果。基于子项目，学生再根据项目实施的程序，设计流程图，使解决问题的思维形象的呈现出来，再借助相应的程序模块，依据流程图搭建起相应的脚本，再对动画效果进行反复调试。展示环节，结合展示有机穿插项目评价，对项目优点和存在的不足进行总结与反思；最后，再借助拓展性学习，引导学生不断加大火柴人数量，以及火柴人的舞蹈动作，引领学生计算思维不断攀升，促进学生计算思维能力进阶与图形化编程能力内化。2.搭建学习支架，发展计算思维。在实施项目教学，引导学生解决问题过程中，教师应基于学生计算思维能力和编程能力发展需要，给学生搭建支架，帮助学生借助支架更好地发展计算思维能力和编程能力。降低图形化编程教学难度，提高学生参与积极性。“火柴人跳舞”在项目活动中，主要给学生搭建了以下支架。（1）情境支架。根据项目学习内容，从学生熟悉的案例或者生活化素材中提取情境素材，引导学生借助情境支架向本节课教学内容迁移，借助情境激发学生编程学习热情，激发学生潜能；同时，借助情境支架，让学生对学习内容产生期待，也使学生既有的知识、生活经验等得以有效地调动起来。（2）知识支架。 知识支架建构时，教师应借助计算思维的基本概念对编程中的相关知识进行解释，包括运用的功能模块，基本语法等知识，增强学生对功能模块的深度了解，让学生的编程知识得以完善，形成编程的基本思想，让学习更加高效。如造型转变，可以借助西游记中的孙悟空和二郎神斗法中的变化，能够快速地转变成不同的造型，从而赋予知识以形象性，降低教学内容理解的难度。（3）思维支架。思维发展是图形化编程教学的一个重要任务，思维具有抽象性，需要教师给学生思维发展搭建支架。思维支架可以借助图示化的方式，借助图画直观地呈现思维，让学生地解决项目的思路与框架等形成直观的认识。例如，指向问题解决的项目流程设计，可以借助图示化的方式让流程和解决问题的思路直观呈现出来；信息化时代，教师也可以借助信息技术手段，将抽象的思维直观地还原出来，从而引领学生经历知识形成的过程。最后，再根据学生思维发展水平，逐步地解除支架，让学生思维不断趋向成熟。（4）策略支架。基于计算思维能力培养的图形化编程教学的最终目的在于解决问题，问题的解决又需要切实可行的方法与策略。因此，教师应在图形化编程教学过程中给学生搭建策略支架。如猜测策略，在开展项目活动之前，引导学生对项目进行猜测，并借助项目活动去验证猜测。借助猜测策略，让学生养成预测的习惯，增强学生学习目的性，培养学生探究能力。策略支架搭建时，教师应改变传统做法，从传统讲解式教学、示范教学等，转向学生自主探究，突出学生主体性，让学生在项目学习过程中经历学习过程，避免信息技术教学中以教代学现象的发生，让策略形成于学生自主探究的过程。如此，学习策略才能对学生计算思维能力发展起到真正的促进作用。 总之，小学图形化编程教学应重视学生计算思维能力发展，这是由信息技术学科特点所决定，它是学生进行编程学习所必备的能力，也是学生思维能力发展的必然诉求。基于计算思维能力培养的图形化编程需要进行系统化的转变，从教学情境、教学目标、教学内容、教学活动等多个层面进行系统化的变革，让计算思维能力与编程能力协同发展。