學習品質培養視角下信息學編程教育創新實施

陳茂賢 許之安

學習品質是指學習者在學習活動中所表現出來的穩定的心理傾向和特征，它強調的是學生如何獲得技能，而非技能本身。眾多研究表明，學生學習品質的好壞，對其學習效果具有重要影響。中小學信息學是以編程解決問題為中心的學科拓展課程，基于問題的學習（PBL）是本課程教學的重要特征，毫無疑問，學生的學習品質將對該課程的學習效果起決定性作用，如能將對學習品質培養的上位追求，貫穿于編程教育的實施過程，促進學生改變學習方式，引導學生熱愛學習、善于學習，讓學習品質提升與編程學習相互促進、滾動發展，將具有重要的育人意義。北京市海淀區教育科學研究院陳朝暉等人構建了“9L”學習品質評價體系，在此基礎上，本文將學習品質劃分為學習態度（價值觀）、學習興趣（驅動力）、學習方法（方法論）和學習行為（行動力）四個核心要素，并以此探討信息學編程教育的創新實施。

以信息學編程知識探求真理奧秘，凸顯學習態度的培養

《基礎教育課程改革綱要（試行）》明確提出：“強調形成積極主動的學習態度，使獲得基礎知識與基本技能的過程同時成為學會學習和形成正確價值觀的過程。”信息學編程教育活動正是探求真理、發現奧秘的過程，通過建構優秀的數學模型和算法（方法），再通過反復迭代調試程序，才能有效解決問題，逐步形成應對復雜問題的智慧，養成崇尚真理、追求真理的價值觀。

這就需要教師身體力行、示范引領，從一個學習者的角度，認真“探索”課程內容，對課堂做出自己的預設，并在實際教學中生成修改，以期達到最好的效果。通過教師的求知精神熏陶和感染學生，使學生時刻保持昂揚的斗志，在探尋真理的過程中體驗事物規律之美。例如，在《快速排序》一課中，首先給出一個問題讓學生嘗試解決，學生運用已有知識可以求解但會超時，即無法在規定時間內解決問題，這與我們現實中遇到的一些問題比較相似。然后便引出本節課的主題——快速排序，并從快速排序的原理出發，引導學生探求快速排序的“真理”，如前人是如何發現快速排序的，快速排序的本質是什么，為什么能夠“快速”等，運用圖表（如上頁圖1和圖2）形象地分析和解剖“真理”，引導學生自我建構快速排序的模型，而不是被動的接收前人的研究成果，使學生懂得有質疑才有發現和創新。

個性化構建信息學編程在線測評系統，使學習興趣持續發生

基礎教育課程改革的目標之一就是“加強課程內容與學生生活以及現代社會和科技發展的聯系，關注學生的學習興趣和經驗”，學習興趣可由內在的態度價值觀激發，也可由外在的環境制約。結合信息學在線測評系統的個性化構建，根據交際的渴望構建學生自主學習和互助討論的平臺，發揮學生主觀能動性，讓學生愛上學習。

南海信息學在線測評系統是基于南海區中小學一線師生的實際需求而開發的一個集成題庫、比賽、教學等功能的綜合性編程學習平臺。該平臺跨越時空限制實現了不同學校之間的融合互補和協同發展，“翻轉”了學生進行信息學編程學習的模式，將學生放置于開放的課程網絡平臺中自主探究學習，并通過一系列功能設置引導學生保持學習興趣，在競爭與合作中超越自我。如系統中的在線翻轉課堂（如圖3），形成了互動討論、解題學習和反饋提升的環節與流程。在線學習實現了即時互動，教師通過系統發送消息或討論主題引導學生探究，或者學生自主使用系統學習時，教師預先通過系統分發任務或設置題解引導學生探究，即時問題的解決使學生能夠保持較高的學習興趣。反饋環節的“信息學明星榜”更是讓師生即時看到每天、每周、每月和自學習信息學課程以來的進步和成就，并將自己與同級別或高級別學習者比較，發現自己的優勢與不足，從而營造出你追我趕的學習氛圍，使得師生在競爭中不斷提高自己的水平。

創新信息學編程課程資源與教學模式，突出方法指導與學習行為的規范

信息學編程教育要形成特色的教材資源，將學習內容靈動地展現出來，通過科學的結構體系、篇章布局滲透豐富的學習方法指引，確保教材成為學材。同時，在信息學編程教學中要注重學思結合，引導學生質疑、探究、對比、分析、歸納等，開展自主性、討論式、研究性的學習，呈現多元開放的課堂教學形態，凸顯學習方法的指導，規范學生的學習行為。

1.基于學生學習發展規律創新信息學編程教材資源

基于不同學段學生的學習心理和認識水平，根據趣味性、化繁為簡、由易到難螺旋上升的原則，南海區組織編寫了《聰明人的游戲——信息學探秘》（含“入門篇”“實戰篇”和“提高篇”）系列紙質輔導教材（如圖4），為學生學習品質的培養提供有效的載體。

2015年，由課題組江濤老師主持開發了基于圖形化教學思想的C++編程快速入門軟件“GoC”，把課程中的抽象概念形象化、邏輯思維圖形化、復雜問題簡單化，使學生快速方便地建立起自己的C++語言“快速原型”，在趣味性的程序繪圖中潛移默化地掌握C++、訓練邏輯思維、培養創造力。在自創GoC軟件的基礎上，開發了配套教材《魔法學院的奇幻之旅：用GoC編程繪圖》，用于實施對全區小學高年級學生編程全面普及教育。該教材創設了一個魔法學院的奇幻旅行情景（共16個子情景），讓學生在生動有趣的故事中主動學習、自主學習，真正將“教材”變成滲透學習方法的“學材”，通過主題之間的有機銜接喚起學生學習的沖動，引導學生建立觀察、分析和解決問題的探究過程，使學生領會知識、形成概念和掌握規律，并批判性反思思維發展及學習行為過程。

2.基于學習方法與行為再造挖掘信息學編程教學模式

創設開放多元的教學模式，引導學生主動地開展學習，并將學習方法真正落實到學生的學習中，形成學生內化的學習習慣和外顯的學習行為，學生才能成為具有優秀學習品質的學習者，如此才能夠解決核心的實踐問題。

（1）構建STEM理念下的信息學課程教學模式

STEM教育理念下的信息學編程教學模式結合STEM四個學科的特點，在教學過程中將多個學科融合起來，綜合應用學科知識來分析問題、解決問題，在解決問題的過程中提高學生的創造性和計算思維等。具體教學模式如圖5所示。

基于STEM理念下的信息學編程教學模式與傳統信息學課程教學相比更加凸顯學習方法的指導，讓學生從解決真實世界的問題出發，按照提出問題、分析問題、學習新知、解決問題、展示交流、總結反思的環節展開高效學習，注重內在的邏輯關系與知識框架，強調通過學生的主動探究和小組合作學習來解決問題，從而自主習得隱含在問題背后的相關知識，形成解決問題的能力。

（2）基于信息素養的“批判——創造”教學模式

在信息學編程教學中，學生要快速地收集、整理和處理信息，并與原有的知識板塊進行同化，這便需要學生具備批判性的思維方式。為了將這一過程具體化、顯性化，以便于更好地指導學生學習信息學課程，通過多年的實踐研究，總結提煉出基于信息素養的“批判——創造”教學模式（如圖6），將具體的操作流程化，在每個環節進行詳細的方法指導，方便實施時持續地反思、回顧和修改。

在該模式中，從學習任務出發思考需要的信息（知識、能力），通過提供資源、工具引導學生探究學習，學生批判性地評估信息、篩選重難點，然后將信息與原有認知進行整合，形成新的經驗，接著學生便運用信息進行研究學習，通過交流評測獲得效果反饋，最后反思總結學習過程、建構知識網絡。整個過程就是運用科學的方法進行學習的過程，每個環節涉及的學習方法具體而微，需要教師在操作中不斷調整落實，其中批判性地獲取信息和主動探究是基礎，創造性地解決問題是重點，知識、能力的建構和擴展是核心，勇于交流協作、認識自我是內驅力。最終為學生創設出信息素養的學習環境，訓練學生從確定問題到使用信息解決問題整個過程的能力，使學生形成積極主動的信息意識和探究態度，培養學生的認識技能、批判性思維、解決問題能力和創新精神，從而全面提升學生的學習品質，為學生的終身學習和發展奠定堅實的基礎。