面向儿童编程能力的游戏化学习活动设计研究

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1、面向儿童编程能力的游戏化学习活动设计研究面向儿童编程能力的游戏化学习活动设计研究程序设计教学在儿童逻辑思维的培养、创新实践能力及解决问题能力提升方面具有不可估量的作用。在基础教育领域，儿童编程教育没有得到足够的重视，儿童对编程方面的知识了解甚少。游戏是儿童生活学习活动的重要组成部分[1]。随着寓教于乐学习方式的倡导，基于游戏化学习的儿童编程教学模式逐渐进入计算机教育的视野。儿童在游戏的氛围中进行编程学习，符合儿童的年龄特点及认知情况，体现儿童学习的主体性，能激发儿童学习兴趣，培养儿童的编程能力和实践能力，提

2、升儿童的技术素养和工程素养，切实推进STEAM教育。本研究利用Scratch平台可视化及模块化的优点，对已经封装好的程序模块进行自由的拼接，儿童运用程序设计的思维来解决问题，从而提高儿童编程能力[2]，以实现预期功能。　　相关研究信息与交流技能、分析和解决问题的能力、处理人际关系的能力等新的知识和技能逐步深入K12教育体系，重视培养儿童编程能力已成为国内外教育研究的热点。在国外，美国Code.org组织强调要让每个孩子都有机会学习编程；英国为了提升儿童对计算机科学的兴趣，提倡儿童从5岁开始学习编程[3]；芬

3、兰启动新项目为儿童学习计算机编程提供机会等[4]。在中国，为推进STEAM教育和培养儿童编程能力，教育研究者在计算机教育及编程方面进行了大量研究，这些研究大多集中在儿童编程工具的应用层面，而且大多是借助Scratch可视化编程工具开展程序设计教学，以提高儿童学习程序设计的兴趣。朱丽彬等将大卫库伯的体验学习圈理论应用于Scratch程序设计教学中，有效地激发了学生学习编程的兴趣[5]；袁庆从Scratch究竟能够为学生带来什么出发，表明Scratch在提升学生问题解决能力、创新能力、合作能力、编程能力等方面具

4、有巨大促进作用[6]；凌秋虹为培养学生用程序设计的思维进行思考，提高学生解决问题的能力，将Scratch作为编程教学平台引入课堂[2]。通过以上国内外儿童编程研究现状分析发现，儿童编程能力的培养得到很多国家的重视，国内也展开此方面的研究。　　面向儿童编程能力的游戏化学习模式构建　　1.儿童编程能力分析　　儿童编程能力，即儿童为实现某种预期的效果而使用程序设计语言编程的能力。为了使计算机能够理解人的意图，人类需要将解决问题的思路、方法和手段以计算机能够理解的形式呈现，使得计算机能够根据人的思想去工作，以实现某

5、种功能及任务美国为应对21世纪的挑战，提出了21世纪技能教育改革的新思想，提议将21世纪技能与K12教育体系紧密结合，为基础教育人才的培养提供新的研究范式。面向21世纪的技能被概括为以下几种类型：信息与交流技能、分析与解决问题的能力、生活与职业技能[7]等。这几种技能被认为是21世纪教育改革的基础条件。　　结合儿童编程能力的特点和21世纪技能，本研究对儿童编程能力的构成要素进行了归纳总结，具体如图1所示。儿童编程能力主要包括基本能力和高阶能力两个部分。其中基本能力主要包括观察、比较、分析/判断、加工信息的能

6、力、动手实践能力、合作意识、创造性思维能力等；高阶能力主要包括算法编程能力、将程序模块化能力、将编程问题数学模型化的能力以及调试程序能力。　　（1）基本能力　　基本能力是指儿童需要具备处理信息的能力，根据问题的需要，观察信息、比较信息、分析判断信息、加工信息，其中观察和比较信息是儿童能够利用信息的前提；分析信息的能力要求儿童对教师提供的信息进行鉴别、遴选、分析和判断，自觉抵制和消除垃圾信息的干扰和侵蚀，找出有用信息并加以整理；加工信息是组织信息源传递的信息并展示的过程，这是检验儿童信息处理能力的最佳体现。基

7、本能力另一主要能力是解决问题的能力，这项能力是儿童进行学习活动时必备的一项能力，解决问题的过程是儿童进行知识建构和智力发展的过程；动手实践能力倡导儿童积极地动手、动脑，大胆地去思索、探讨，儿童不再是被动接受知识的容器；合作意识使儿童优势互补，提高解决问题的效率；创造性思维能力倡导儿童在已有的经验基础上发现新事物、创造新方法、解决新问题，形成一种良好的思维品质。　　（2）高阶能力　　算法编程能力：包括常见算法的掌握和算法改进创新的能力，这是从根本上提高编程水平的有效措施。　　将程序模块化的能力：化繁就简，化本

8、文由.L.收集整理整为零，提高程序的复用率。在设计游戏时应考虑到模块之间的逻辑关系。将编程问题数学模型化的能力：要善于理清程序中各数据间的关系，找出相互间的关系，建立数学模型，提升儿童的抽象概括能力及逻辑思维能力。　　调试程序的能力：编写程序过程中，经常会遇到未知的错误。在发生错误时快速准确发现问题、分析问题、解决问题，是每个儿童在编程活动中应具备的基本技能。2.面向儿童编程能力的游戏化学习模型构建　　北京大学的