基于計算思維能力培養的小學圖形化編程教學策略
——以“火柴人跳舞”為例

江蘇省宜興市陶都小學 邵嬌妍

人工智能發展進程加快，對社會與人們生活產生了深刻的影響。基于人工智能的廣泛應用，編程開始進入信息技術課程教學，并成為重要的教學內容。然而，小學信息技術編程教學還存在一些問題，編程內容系統性不強，教學方法單一，導致學生對編程學習內容提不起興趣，不利于學生思維進階。因此基于小學編程教學現狀，嘗試打破傳統編程教學思想，有機融合計算思維，將圖形化的編程教學與抽象的計算思維能力培養有機結合起來，提高小學信息技術編程教學的開放性，借助有序的教學設計、結構化的學科思維等，以實現圖形化編程教學與學生計算思維能力協同發展。

一、教學情境：尊重經驗，對接生活

信息技術教學實踐表明，情境對激發學生信息技術學習熱情、提高教學內容的粘性具有重要的價值。因此，基于計算思維能力培養的圖形化編程教學應基于學生興趣激活的需要，對傳統教學情境進行優化，尊重學生自身的經驗，并關照學生現實生活，借助學生熟悉的案例、富有生活氣息的情境引入圖形化編程教學內容，賦予情境以真實的意義，從而讓學生對圖形化編程教學內容感興趣，激活學生探索編程學習內容的源動力。

如“火柴人跳舞”一課中，圖形化編程軟件認識教學，這是編程教學的前提和基礎，傳統教學模式下，教師主要借助講解和記憶的方式引導學生認識控件，掌握控件的操作方法。如果直接對學生進行控件認知教學，顯然難以有效調動學生認知興趣。在分析學情基礎上，決定借助學生感興趣、熟悉的積木游戲創設與圖形化編程相似的情境，再過渡到圖形化編程軟件教學，讓學生根據搭積木的經驗進行遷移性學習，將控件比作積木，提供控件組合達到搭建腳本的效果。

通過創設真實而有意義的情境，較好地借助學生已有的畫圖經驗，將學生既有的經驗與學習內容進行關聯。這樣不僅可以較好地激發學生編程學習之趣，而且也使學生既有的知識、經驗形成關聯，讓新知識、新技能建立在學生既有認知基礎和生活經驗基礎之上。如此，學生對編程概念、語法等知識的理解就有了意義，學生計算思維能力也在遷移中得到自然生長。

教學情境創設時，為了促進學生計算思維能力發展，教師可以結合情境產生的效果，配合情境設計相關的問題，讓問題自然地生成于情境。如結合學生“玩積木”時設計了這樣的問題：大家平時喜歡玩積木嗎？學生普遍回答玩過，喜歡玩。再進一步提問：“你們是怎樣玩的，能不能介紹一些好玩的玩法？”

借助情境產生的問題，既激發學生參與課堂問答的熱情，也借助問題引導學生思考，讓學生在交流積木玩法的過程中積極地調動思維，從“玩”上升到“策略”層面。學生在交流玩法的過程中，思維得到了較好的調動，也為了解本節課所學內容進行了鋪墊，讓學生借助玩積木的經驗學習本節課內容。如此，較好地實現學生生活經驗和學習經驗的融合，讓生活經驗促進學生學習經驗的生成，奠定計算思維能力發展的思維基礎。

二、教學目標：尊重學生差異，實施目標分層

學生圖形化編程學習需要經歷一個循序漸進的過程，計算思維能力培養也不可能在短期內達到較高的發展水平。教師應基于學生計算思維能力發展水平和圖形化編程學習時機，既要關注學生整體性發展水平，更要關注學生個體，遵循學生個性化特質以及學生之間的差異性，基于學生最近發展區和學習需求，實施科學的目標分層。圖形化編程教學按照教學內容的難易度和學生計算思維能力發展水平層級，可以對教學目標進行層級化預設，細化為三個層級，分別是入門級、進階級和提高級等，不同層次的學生對接不同的目標層級，以實現全體學生的真正發展。如“火柴人跳舞”編程教學，本節課的目標主要包括兩個重點，分別是角色造型繪制與造型切換的方法。根據本節課教學目標，針對三個層級，對不同層次的學生制定以下目標：

1.入門級。

入門級目標在目標層級中處于最低層級，是學生應知應會的內容，也是針對學生群體提出的發展目標。入門級目標預設時，教師應考慮學生群體，充分體現出基礎性。基于入門級目標設計原則，角色造型繪制方面，學生通過本節課的學習，可以繪制出較為簡單的三種“火柴人”；造型切換的方法方面，學生能夠簡單地結合控件，讓角色得以疊加起來，從而賦予火柴人跳舞的效果。

2.進階級。

進階級是對入門級目標的升級，需要教師根據大部分學生群體的學習需求和計算思維能力發展，在入門級目標基礎上進行適當的提升，以滿足大部分學生學習需求。角色造型繪制方面，在入門級基礎上，賦予造型以美觀性；造型切換的方法方面，提高學生控件操作的熟練性，并達到預期的目標。

3.提高級。

提高級在目標層級中處于最高層級，是針對學習基礎較好、興趣濃厚、學有余力的少部分學生指導的目標。角色造型繪制方面，在前兩個層級基礎上，造型要求提高到角色造型的連續性層級，并且融入學生審美觀念，讓角色造型更加美觀；造型切換的方法方面，增加切換控件，并提高火柴人舞蹈的動畫效果。

三、教學內容：指向有序思維，優化內容結構

教學內容是達成圖形化編程教學目標，培養學生計算思維的關鍵，教學內容應基于新的教學生態，對教學內容進行選擇，使教學內容轉向有序思維，并對教學內容進行結構化、系統化設計，從而改變傳統圖形化編程教學內容碎片化現狀，使學生獲得的知識形成鮮明的類別，形成清晰的標簽，讓學生知識體系更加完善，能夠更好地指導學生實踐。

“火柴人跳舞”圖形化編程，通過教學要實現火柴人跳舞。基于教學任務，教學內容選擇與結構化設計如下：角色創建→跳舞效果→舞臺營造；根據圖形化編程教學內容，再進行類別化處理與標簽設定。歸入應用庫→設定標簽。通過上述內容的結構化處理，使得不同類型、各類方法和程序模塊有機關聯起來，使新舊知識、不同的類別得以關聯起來，形成條理清晰的類別，無形中促進學生計算思維能力和編程思維能力的協同發展。

內容結構設計還應對接學生思維發展特點，一般從學生熟悉的內容入手，如學生熟悉的計算機作品、生活中類似的現象等。借助學生熟悉的內容，充分發揮學生形象思維優勢，幫助學生建立起直觀的認知。在學生直觀感知基礎上，再進入信息技術學習內容，從感性認知向理性認識抽象，幫助學生積極地調動計算思維，促進學生思維能力發展；最后，再優化信息技術學習場景，給學生創造實踐應用的機會，在應用中實現知識內化，讓計算思維轉變為學生實踐技能。

四、教學活動：項目驅動教學，指向問題解決

教學活動是圖形化編程教學的重中之重，也是實現信息技術知識向技能、學生計算思維能力發展的關鍵。如何確保教學活動的有效性和有序性，教師應借助合適的載體。項目教學是一種有效的方法，它以項目為抓手，在完成項目任務的過程中培養學生解決問題的能力。

1.實施項目教學，指向問題解決。

項目活動設計時，應遵從學生思維發展的過程，有序對項目進行分解。項目任務分解還應基于活動總目標的統攝，使總項目細化為結構化的子項目，子項目設計時，應與圖形化編程教學知識點、學生計算思維能力發展高度對接，使之承載本節課的教學目標，并與學生認知興趣高度吻合，能夠較好地激發學生興趣；在分解基礎上，需要進行模式識別，選擇最有利于問題解決的方法、策略和途徑。解決問題應基于基本的流程，形成顯性化的流程思維導圖，讓需要解決的問題條理清晰，層級鮮明，從而使學生通過模式識別活動，邏輯思維能力得到較好的發展，方法策略意識更加強烈；根據流程圖，繼而進行抽象思維活動，將流程與編程模塊進行有機的轉化與組合，再開展腳本搭建活動，最后在反復的調試過程中不斷完善程序，讓學生對各個模塊的的基本功能和作用等獲得深刻的理解；項目評估是提高項目驅動效應的重要環節，評估環節應發揮學生主體性作用，通過學生互動，讓學生獲得交流與分享的機會，為共生資源的形成創造條件，使模塊功能從知識性向真實、有意義的應用升級；遷移是項目驅動教學的最終落腳點，主要對既有的程序進行優化，賦予程序更高效的功能，給學生創造知識遷移與解決問題的實踐鍛煉機會。

“火柴人跳舞”遵照上述項目化教學活動，以“火柴人跳舞”為總項目，再對項目任務進行分解，形成以下幾個子項目：角色造型設計。角色造型設計時，應將動作的連貫性和合理性作為重點，既要使動作做到連貫流程，又要對不合理的動作進行糾正與完善；造型變化。角色造型變化主要借助“下一個造型”進行不斷重復，使動作生成動畫效果。基于子項目，學生再根據項目實施的程序，設計流程圖，使解決問題的思維形象的呈現出來，再借助相應的程序模塊，依據流程圖搭建起相應的腳本，再對動畫效果進行反復調試。展示環節，結合展示有機穿插項目評價，對項目優點和存在的不足進行總結與反思；最后，再借助拓展性學習，引導學生不斷加大火柴人數量，以及火柴人的舞蹈動作，引領學生計算思維不斷攀升，促進學生計算思維能力進階與圖形化編程能力內化。

2.搭建學習支架，發展計算思維。

在實施項目教學，引導學生解決問題過程中，教師應基于學生計算思維能力和編程能力發展需要，給學生搭建支架，幫助學生借助支架更好地發展計算思維能力和編程能力。降低圖形化編程教學難度，提高學生參與積極性。“火柴人跳舞”在項目活動中，主要給學生搭建了以下支架。

（1）情境支架。

根據項目學習內容，從學生熟悉的案例或者生活化素材中提取情境素材，引導學生借助情境支架向本節課教學內容遷移，借助情境激發學生編程學習熱情，激發學生潛能；同時，借助情境支架，讓學生對學習內容產生期待，也使學生既有的知識、生活經驗等得以有效地調動起來。

（2）知識支架。

知識支架建構時，教師應借助計算思維的基本概念對編程中的相關知識進行解釋，包括運用的功能模塊，基本語法等知識，增強學生對功能模塊的深度了解，讓學生的編程知識得以完善，形成編程的基本思想，讓學習更加高效。如造型轉變，可以借助西游記中的孫悟空和二郎神斗法中的變化，能夠快速地轉變成不同的造型，從而賦予知識以形象性，降低教學內容理解的難度。

（3）思維支架。

思維發展是圖形化編程教學的一個重要任務，思維具有抽象性，需要教師給學生思維發展搭建支架。思維支架可以借助圖示化的方式，借助圖畫直觀地呈現思維，讓學生地解決項目的思路與框架等形成直觀的認識。例如，指向問題解決的項目流程設計，可以借助圖示化的方式讓流程和解決問題的思路直觀呈現出來；信息化時代，教師也可以借助信息技術手段，將抽象的思維直觀地還原出來，從而引領學生經歷知識形成的過程。最后，再根據學生思維發展水平，逐步地解除支架，讓學生思維不斷趨向成熟。

（4）策略支架。

基于計算思維能力培養的圖形化編程教學的最終目的在于解決問題，問題的解決又需要切實可行的方法與策略。因此，教師應在圖形化編程教學過程中給學生搭建策略支架。如猜測策略，在開展項目活動之前，引導學生對項目進行猜測，并借助項目活動去驗證猜測。借助猜測策略，讓學生養成預測的習慣，增強學生學習目的性，培養學生探究能力。策略支架搭建時，教師應改變傳統做法，從傳統講解式教學、示范教學等，轉向學生自主探究，突出學生主體性，讓學生在項目學習過程中經歷學習過程，避免信息技術教學中以教代學現象的發生，讓策略形成于學生自主探究的過程。如此，學習策略才能對學生計算思維能力發展起到真正的促進作用。

總之，小學圖形化編程教學應重視學生計算思維能力發展，這是由信息技術學科特點所決定，它是學生進行編程學習所必備的能力，也是學生思維能力發展的必然訴求。基于計算思維能力培養的圖形化編程需要進行系統化的轉變，從教學情境、教學目標、教學內容、教學活動等多個層面進行系統化的變革，讓計算思維能力與編程能力協同發展。