面向編程課堂的設計型學習模式研究與實踐

徐琪琪

摘? 要 設計型學習以設計為核心，重在培養學生的創造力和反思批判精神。將設計型學習的基本理念運用在編程課堂上，分析設計型學習的內涵與基本模型，面向編程課堂提出以“問題—設計—反思”為核心、以評價為具體調控手段的設計型學習模式，用具體實例來進行論證，形成一套系統完善的學習模式。

關鍵詞 編程;數字化學習;創新能力;設計型學習;教學模式

中圖分類號：G652? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）06-0063-03

Research on Design-based Learning Mode for Programming Classroom//XU Qiqi

Abstract The design-based learning takes design as the core， focus on cultivating students ？creativity and reflective critical spirit， the article applies the basic idea of design learning to the programming class， first analyzes the connotation and basic model of design lear-ning， and then puts forward the 損roblem-design-reflection？as the core of the programming class， 揺valuation？for the specific control means of the design-based learning model， finally with concrete examples to demonstrate， formed a system of perfect learning mode.

Key words programming; digital learning; innovation ability; design-

based learning; teaching model

1 引言

在“互聯網+”時代，提升學生的編程能力和數字化學習與創新能力受到前所未有的關注。2014年，英國將編程課程列入每所學校的必修課中。2017年，芬蘭、葡萄牙、澳大利亞等國家也陸續推行全國編程教育。2017年7月，我國頒布《新一代人工智能發展規劃》通知，要求在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育[1]。兒童編程教育已經如火如荼，在此背景下，探索面向編程課堂的教學模式，以期提高學生的編程能力，成為教育領域關注的重點。

目前，我國各地已在逐步推廣編程教育，但是在推廣的同時，由于教師在講授過程中容易忽視編程的實際應用而只關注具體的語法實例講解，因此在編程課堂上容易導致學生出現學習興趣不濃厚、畏難情緒嚴重，教師教授困難等問題。設計型學習具有以問題為核心，在迭代學習過程中逐漸鍛煉學生的邏輯思維和計算思維能力的特點，并且能夠在項目式學習過程中發展學生的創造力和個性化學習能力，因此，本文面向編程課堂，構建基于設計型學習的教學模式。

2 編程課堂中設計型學習模式的構建

設計型學習內涵? 設計型學習（Design-based Lear-ning）是一種將項目設計與知識學習緊密結合的學習方式[2]。

美國的克羅德納曾提出：“將我們所學的知識運用到實踐中或通過語言表達出來之前，需要經過多次的循環設計才能實現。”[3]這一觀點被認為是設計型學習的概念雛形。目前，設計型學習正在受到越來越多的重視，許多研究者從不同的角度對設計型學習的內涵進行了解釋，主要包括以下兩點。

1）設計型學習是以設計為中心的迭代性學習過程。設計型學習的重點在“設計”上，它的最大特點是迭代性學習，學生在學習過程中不斷地發現問題并解決問題，在這一過程中形成自身的認知和學習。有研究者歸納出設計型學習的過程一般包括：“挑戰性任務——教師給學生提出挑戰任務發散學生思維;整合型思維——學生將各科知識進行整合，回憶利用已學知識設計能反映主題的制品;迭代性設計——再通過新學的知識，重新加以修改和設計。”[4]

2）設計型學習是一種基于項目的探究性學習方式。設計型學習運用的主要方式是項目式學習法或基于問題的學習，是在完成項目的過程中學習相關的知識與技能。項目式探究學習是一種以真實性問題為基礎的學習方式，這就容易激發學生學習的主動性和積極性，發揮學生的創造力。但是設計型學習的偏重點有所不同，它更注重的是學生發現錯誤、改正錯誤，從而形成正確的認知結構的過程。

設計型學習實踐模型? 目前，國外關于設計型學習的模型研究有很多，最典型的是美國的尼爾森基提出的設計型學習的“逆向思維”學習模型和克羅德納的“雙循環探究模型”[5-6]，這兩者的模型各有特點。

1）“逆向思維”學習模型是偏重于從已有的課程內容或結構中找到問題，然后不斷地去探索，配合教師對于新知識的講授，學生的認知在這個過程中加以構建。

2）“雙循環探究模型”強調的是設計與迭代，它主要由兩部分構成：一部分是由理解挑戰、規劃設計、展示分享、建構測試和分析解釋組成的設計/再設計循環模式;另一部分是由建立假設、澄清疑問、展示分享、分析結果、產品調查和設計調研組成的調查研究循環模型。

可以看出，這兩個模型共同強調的都是“發現問題—設計構建”的一個循環過程，并且更加強調學生自己的動手實踐。本文主要結合這兩種模型的共同特點并且適應于我國編程教學的特點來設計面向編程課堂的模型。

編程課堂中設計型學習模式的構建? 設計型學習是一個循環迭代的過程，本文基于設計型學習的實踐模型，結合我國編程教育的特點，設計出圖1所示模型。在該模型中以“問題—設計—反思”為核心來進行循環，運用“評價”來進行整體的調控，具體內容包括七大部分。

1）課堂導入。在教學過程中應當設置課堂導入情境，導入方式與教學內容相契合，富有啟發性的導入語言對于激發學生的學習興趣有一定的幫助。

2）確定問題。學生的學習挑戰往往是從一個問題或者主題出發，所以說它可以是教師基于這節課所學知識所提出的問題，也可以是來源于生活中的問題，這樣的問題使得學習能夠從生活中來，最終到生活中去。教師可以和學生共同制定評估標準，列出程序編寫的具體要求;或者教師展示要實現一定效果的程序，讓學生按照這個要求來評價自己的程序是否符合標準。

3）查閱資料。學生在確定了問題之后開始分析問題，理解這項挑戰是什么，怎樣解決問題，也就是說針對面臨的挑戰分析出自己需要的知識內容，用到的程序模塊有哪些，教師可以提供參考資料和內容講解，這也是一個知識學習的過程。

4）設計程序。學生在理解要搭建的程序后，開始探究如何實現。學生可能會對編程的新內容進行探究，也可能用到以前學過的程序模塊，這就體現了解法的多樣性，并且能夠充分發揮學生的主觀能動性和個體創造性。

5）展示分享。這個過程需要學生個人或以小組的形式對自己的程序進行展示分享，并且展示程序能達到的效果，以及編寫程序的思路和想法。在這個過程中，教師就可以知道學生的學習狀況，或者學生可以了解自己的程序的問題，進行相互之間的學習。

6）總結反思。總結反思的過程主要以教師為中心進行開展，教師對于學生編寫的程序提出指導意見和建議，對于知識點薄弱的地方進行講解，鼓勵學生進一步完善自己的程序。

7）評價。評價的過程貫穿于整個流程，也就是將形成性評價和總結性評價運用在模型中，評價對象可以是教師，也可以是學生，包括教師對于學生的評價和學生的自評、互評。在評價之后，學生可以重新確定問題，制定標準，經過調查研究，進行迭代性的再設計。

3 設計型學習模式在編程課堂中的應用

筆者在設計型學習模型的基礎上提出以“‘問題、設計、反思為主線，以評價為主要監控手段”的教學活動模型。為檢驗模型的有效性，筆者在北京市某中學開展“Arduino圖形化編程”教學實踐。該課程每周兩學時，共五周（總共10學時），主要包括Arduino-Mixly模塊的學習與Mixly

的綜合實踐教學內容;選課學生為六年級的學生（共15人），他們已經學過“Scratch基礎編程”課程，對于Mixly編程中所用到的模塊有一個基本了解;上課場地為多媒體網絡教學實驗室，每位學生配備一臺計算機。

組建小組團隊? 一個學習團隊的人數以3～5人比較合適，由于本次課程的學生人數較少，因此，每個團隊三人，共分為五組。在組建設計團隊時，教師根據學生的興趣、知識水平、性別等因素進行分組，使各個團隊的整體水平相對平衡，確保每個團隊有一名認真負責、積極主動、協調能力好的學生作為負責人[7]。

具體環節設計? 本文以“Mixly—遙控小車的編程與制作”為例，說明教師與學生的學習活動，如表1所示。

4 結語

本文基于設計型學習的原有模式，以數字化學習與創新能力的培養為導向，構建出一個面向編程課堂的設計型學習模式并將其運用到課堂上。由于設計的作品更尊重原創，并且提倡學生的主觀能動性，輔以教師的良好調控，本次編程課堂取得良好的教學效果。筆者希望在這次實踐中得到驗證的模型能夠得到進一步的完善、推廣和應用。■

參考文獻

[1]國務院最新發文：普及中小學階段人工智能、編程教育[J].蘇州教育信息化，2017（5）：1-2.

[2]Ellefson M R， Brinker R A， Vernacchio V J，et al. Design-based Learning for Biology[J].Biochemistry and Molecular Biology Education，2008，36（4）：292-298.

[3]Kolodner J L. Learning by DesignTM： Iterations of design challenges for better learning of science skills[J].Cognitive Studies，2002（9）：338-350.

[4]王佑鎂，李璐.設計型學習：一種正在興起的學習范式[J].中國電化教育，2009（10）：12-16.

[5]Cal Poly Pomona， Design-Based Learning[EB/OL].http：//www.csupomona.edu/～dnelson.

[6]Kolodner J L. Facilitating the Learning of Design

Practices： Lessons Learned from an Inquiry into Science Education[J].Journal of Industrial Teacher Education，2002，39（3）：9-40.

[7]湯益芳.設計型學習應用于高校計算機公共課的探索[J].中國信息技術教育，2015（17）：115-118.