“雙減”背景下初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)策略

【摘 要】“雙減”政策的實(shí)施為義務(wù)教育階段的學(xué)生提供了更多的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，其中計(jì)算機(jī)編程知識的學(xué)習(xí)成為初中生的重要選擇。同時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂彌補(bǔ)了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)編程教學(xué)方式的不足，可以結(jié)合多平臺網(wǎng)絡(luò)資源為學(xué)生提供更多的自主學(xué)習(xí)機(jī)會。本文基于初中計(jì)算機(jī)編程教學(xué)現(xiàn)狀提出多工具支持的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)策略，以期提高學(xué)生對計(jì)算機(jī)編程的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其數(shù)字素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】雙減;初中計(jì)算機(jī)編程;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)策略

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）010-057-04

2021年7月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》（簡稱“雙減”）。“雙減”政策的實(shí)施為學(xué)生提供了更多的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，也使中小學(xué)可以有更靈活的教學(xué)方式，這有利于學(xué)生的全面發(fā)展。其中計(jì)算機(jī)編程作為鍛煉學(xué)生思維、提升學(xué)生信息素養(yǎng)的一門課程受到了更多家長與學(xué)生的歡迎。但是，目前初中計(jì)算機(jī)編程教學(xué)存在的教學(xué)內(nèi)容抽象、教學(xué)形式單一等問題讓很多對編程感興趣的學(xué)生望而卻步。

在“雙減”政策的大力支持下，亟需探索新型的教學(xué)策略，優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程的教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、擁有靈活學(xué)習(xí)方式的新型教學(xué)模式非常適合計(jì)算機(jī)編程教學(xué)。

多工具支持的初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

區(qū)別于常規(guī)的信息科技課程，初中計(jì)算機(jī)編程課程教學(xué)內(nèi)容抽象、邏輯性強(qiáng)，要求學(xué)生在理解知識的基礎(chǔ)上必須動手實(shí)踐，編寫程序解決實(shí)際問題。信息教室的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施提供了極大的便利，同時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合眾多信息化資源與平臺，具有與編程課程整合度高的優(yōu)點(diǎn)，有利于學(xué)生自定學(xué)習(xí)步調(diào)與開展分層次學(xué)習(xí)，為提高學(xué)習(xí)效率提供了極大的可能性[1]。基于此，筆者結(jié)合初中計(jì)算機(jī)編程課程的特點(diǎn)與翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的常見模式設(shè)計(jì)了多工具支持的初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式如圖1所示。

1.課前設(shè)計(jì)

多工具支持的初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況采取課內(nèi)翻轉(zhuǎn)的形式，將45分鐘的課堂時(shí)間劃分成了課前、課中以及課后三個階段。在課前階段，要求學(xué)生登錄Moodle平臺，該平臺有完整的編程知識庫以及相應(yīng)的知識思維導(dǎo)圖，可以將抽象的知識系統(tǒng)化、條理化，便于學(xué)生隨時(shí)溫故知新，彌補(bǔ)了教師利用PPT上課不便于學(xué)生回顧的缺點(diǎn)。同時(shí)，學(xué)生可以利用Moodle平臺查看導(dǎo)學(xué)案中教師新發(fā)布的本節(jié)課的任務(wù)，利用已有的知識基礎(chǔ)分析問題。當(dāng)知識儲備不足以解決問題時(shí)，學(xué)生便會產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲，試圖自主觀看具有新知識的微視頻，根據(jù)教師的引導(dǎo)分析問題，建構(gòu)新的知識框架。

2.課中設(shè)計(jì)

通過課前的溫故知新，學(xué)生對于教師創(chuàng)設(shè)的問題已經(jīng)有了初步的分析且躍躍欲試，此時(shí)教師要提醒學(xué)生切不可盲目嘗試，可先利用畫程軟件理清思路，以培養(yǎng)其形成良好的編程習(xí)慣與思維方式。思維方式會影響人們對于客觀世界的認(rèn)識并最終影響人們對事件的決策，而解決計(jì)算機(jī)編程中的實(shí)際問題往往需要將問題具體抽象化為模型與相應(yīng)的算法，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序并最終求解問題，評估并測試解決問題的效果，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維培養(yǎng)的3A階段[2]。化抽象為形象的過程則可通過畫程軟件來實(shí)現(xiàn)，畫程軟件采用流程線自動適應(yīng)圖標(biāo)的設(shè)計(jì)，畫框圖如同搭積木，實(shí)現(xiàn)了人畫圖（框圖）、機(jī)生碼（機(jī)器生成代碼）的“人工智能”式可視化編程。學(xué)生可以將生成的代碼在Dev-C++軟件中嘗試運(yùn)行，成功后再將答案上傳至OJ（在線判題系統(tǒng)），生成學(xué)習(xí)記錄并得到排名與反饋，從而獲得成就感，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

3.課后設(shè)計(jì)

當(dāng)學(xué)生初步嘗試?yán)眯聦W(xué)知識解決問題后，要及時(shí)利用思維導(dǎo)圖工具同化與順應(yīng)知識結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。思維導(dǎo)圖有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，非常適合用于構(gòu)建無固定教材且抽象的計(jì)算機(jī)編程知識圖譜，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程可視化。學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的過程中如何舉一反三、實(shí)現(xiàn)知識遷移則是提高學(xué)習(xí)效率亟需解決的問題。此時(shí)，OJ（在線判斷系統(tǒng)）的優(yōu)點(diǎn)則十分明顯。教師可以將基于同一知識點(diǎn)生成的不同難度的題目上傳至該系統(tǒng)供學(xué)生練習(xí)與測試。區(qū)別于Dev-C++軟件，在OJ系統(tǒng)提交的代碼會在受限的環(huán)境下運(yùn)行，包括時(shí)間限制、內(nèi)存限制、安全限制等，這更加符合實(shí)際考試與有關(guān)競賽的要求。同時(shí)，OJ網(wǎng)站會對用戶進(jìn)行排名，以用戶的提交答案通過數(shù)多少或某個題目執(zhí)行時(shí)間快慢為排名依據(jù)。這可讓學(xué)生能夠及時(shí)得到學(xué)習(xí)反饋，教師也可以通過分析后臺數(shù)據(jù)因材施教，及時(shí)點(diǎn)撥學(xué)生。

多工具支持的初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐

多工具支持的初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式為初中生學(xué)習(xí)晦澀難懂的編程知識提供了適切的支架。下面以“While循環(huán)”一課為例展示多工具支持的初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐。

1.案例概述

（1）教學(xué)內(nèi)容

“While循環(huán)”一課涉及的內(nèi)容為C++語言中的循環(huán)語句，包括While循環(huán)的語法結(jié)構(gòu)、適用范圍及執(zhí)行過程，需要學(xué)生能夠?qū)⑵渑c之前所學(xué)的For循環(huán)語句進(jìn)行對比，可以根據(jù)不同的題型特點(diǎn)選擇合適的循環(huán)結(jié)構(gòu)解決問題。While循環(huán)是C++程序設(shè)計(jì)語言學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是三種程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中最有難度的結(jié)構(gòu)，在C++學(xué)習(xí)中具有承前啟后的作用。

（2）學(xué)情分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前已經(jīng)掌握了編程語言的順序結(jié)構(gòu)與分支結(jié)構(gòu)，并對For循環(huán)語句有了初步的認(rèn)識，能夠進(jìn)行簡單的編程與調(diào)試。與For循環(huán)語句進(jìn)行對比，教師要結(jié)合多種教學(xué)平臺與工具使學(xué)生能夠利用流程圖與思維導(dǎo)圖化抽象為形象，理解While循環(huán)執(zhí)行的過程。教師還可以利用程序挖空的思想讓學(xué)生填寫循環(huán)執(zhí)行的條件與循環(huán)體語句，簡化學(xué)生的編程過程，使學(xué)生可以使用畫程軟件生成代碼并在Dev-C++軟件中嘗試編程且利用OJ平臺進(jìn)行評價(jià)與分析。

（3）教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要掌握While循環(huán)語句的適用范圍、執(zhí)行過程、語句結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑵渑cFor循環(huán)語句對比區(qū)分，學(xué)會根據(jù)不同的前提條件選擇合適的循環(huán)結(jié)構(gòu)解決編程問題。

過程與方法：通過畫程軟件繪制While循環(huán)執(zhí)行的流程圖，充分理解其執(zhí)行過程。通過Moodle平臺的導(dǎo)學(xué)案的學(xué)習(xí)，對比兩種不同的循環(huán)語句，能夠選擇合適的循環(huán)語句解決實(shí)際問題。通過思維導(dǎo)圖軟件動態(tài)生成While循環(huán)語句的知識圖譜，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

情感態(tài)度價(jià)值觀：通過小組合作與學(xué)生之間互相講解題目培養(yǎng)學(xué)生互幫互助與分析問題、解決問題的能力，提高其學(xué)習(xí)編程的成就感;通過翻轉(zhuǎn)課堂多工具多平臺的使用提高學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識的興趣，提高其自主學(xué)習(xí)能力;通過循環(huán)語句的學(xué)習(xí)學(xué)生可以感悟到生活本身就是循環(huán)過程。

2.案例呈現(xiàn)

（1）舊知重溫，創(chuàng)設(shè)問題

課前教師打開Moodle平臺與學(xué)生一起復(fù)習(xí)上節(jié)課所學(xué)的For循環(huán)知識點(diǎn)思維導(dǎo)圖，并提問重點(diǎn)與難點(diǎn)問題，如For循環(huán)適用的前提是什么？For循環(huán)的基本語法結(jié)構(gòu)及其執(zhí)行過程？教師將上節(jié)課學(xué)生學(xué)會用For循環(huán)解決的求1-100之間所有整數(shù)的和的編程題目進(jìn)行改編，變成求s=1+2+3……+n，當(dāng)加到第幾項(xiàng)時(shí)，s的值會超過1000？是否還可以用For循環(huán)來解決？以引發(fā)學(xué)生思考。

（2）Moodle自學(xué)，分析問題

當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)利用已有的知識儲備不足以解決遇到的新問題時(shí)便會產(chǎn)生疑惑，此時(shí)教師只需要引導(dǎo)學(xué)生看能否利用While循環(huán)語句解決該問題，學(xué)生便不約而同地登錄Moodle平臺學(xué)習(xí)新知微視頻，初步了解While循環(huán)語句的基本結(jié)構(gòu)。之后教師便可以提醒學(xué)生在觀看微視頻時(shí)打開導(dǎo)學(xué)案歸納知識點(diǎn)，記下自己的疑惑點(diǎn)，等待教師答疑解惑。導(dǎo)學(xué)案中還提供了4個有利于學(xué)生理清楚While循環(huán)執(zhí)行過程的小例題（如下所示），讓學(xué)生在觀看完微視頻后先自行嘗試解決，之后小組合作探究，該過程完成之后教師集中答疑，并引導(dǎo)學(xué)生分析課前提出的問題。

①

int main（）

{

while（0）

{

cout<<"hello"<<endl;

}

return 0;

}

②

while（1）

{

cout<<"hello"<<endl;

}

③

int i=1;

while（i<=100）

{

cout<<"i="<<i<<endl;

i++;

}

④

int i=1;

while（i<=100）

{

cout<<"i="<<i<<endl;

i++;

}

cout<<"循環(huán)已經(jīng)結(jié)束，猜一猜此時(shí)的i值為多少？"<<endl;

（3）畫程軟件抽象，解決問題

通過自主學(xué)習(xí)微視頻與導(dǎo)學(xué)案中的4個例題，大部分學(xué)生已經(jīng)掌握了While循環(huán)語句的基本用法，教師可以讓學(xué)生利用畫程軟件抽象出While循環(huán)執(zhí)行的流程圖，突破重點(diǎn)。同時(shí)可以利用老題新做：求1-100之間所有整數(shù)的和，讓學(xué)生嘗試?yán)肳hile循環(huán)求解并對比其與For循環(huán)使用的區(qū)別，突破難點(diǎn)。重點(diǎn)與難點(diǎn)問題突破之后學(xué)生便可以利用剛剛畫過的While循環(huán)語句執(zhí)行的流程圖進(jìn)行填空，解決課前提出的問題：求s=1+2+3……+n，當(dāng)加到第幾項(xiàng)時(shí)，s的值會超過1000？并分析生成的程序是否可以解決問題。

（4）OJ編程，反饋問題

雖然利用畫程軟件成功繪制流程圖之后會生成相應(yīng)的代碼，但是While循環(huán)對于大部分初中生而言仍較難理解，尤其是循環(huán)條件與循環(huán)體語句的編寫，教師一定要把握住點(diǎn)撥與反饋的關(guān)鍵時(shí)期。可以適當(dāng)降低難度，將循環(huán)條件或循環(huán)語句處進(jìn)行挖空，如while（？） {++n;s+=n;}帶領(lǐng)學(xué)生一起探究，讓學(xué)生領(lǐng)悟到只要知道循環(huán)結(jié)束的條件以及循環(huán)體語句即可做出此類題目，從而歸納出做題方法。當(dāng)學(xué)生充分理解做題思路與程序代碼后即可利用Dev-C++軟件嘗試編程，并將代碼粘貼到OJ系統(tǒng)進(jìn)行檢查，得到反饋。

（5）導(dǎo)圖總結(jié)，遷移問題

一節(jié)沒有總結(jié)的課是不完整的。學(xué)生總結(jié)知識的過程便是自我反思和深度學(xué)習(xí)的過程，但是思維的過程是一個內(nèi)隱的過程，將其可視化地表現(xiàn)出來用思維導(dǎo)圖則是不二之選。課程結(jié)束前，學(xué)生可利用Xmind軟件構(gòu)建本節(jié)課的知識地圖，并將其與上節(jié)課的知識點(diǎn)對比重建，形成系統(tǒng)的知識框架，為后期的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。初中計(jì)算機(jī)編程考察的是學(xué)生的綜合能力，包括閱讀理解能力、數(shù)學(xué)思維能力等，因此利用OJ系統(tǒng)讓學(xué)生進(jìn)行同類題目的批量練習(xí)，如分離整數(shù)的各個數(shù)位、角谷猜想、數(shù)字反轉(zhuǎn)等，實(shí)現(xiàn)知識的遷移十分重要。充分運(yùn)用遷移規(guī)律，實(shí)現(xiàn)知識的有效遷移，是教學(xué)成功的重要環(huán)節(jié)。

3.案例剖析

本節(jié)課是以Moodle平臺、思維導(dǎo)圖、微視頻、導(dǎo)學(xué)案、畫程軟件、Dev-C++編程軟件以及OJ系統(tǒng)多工具為支架的初中計(jì)算機(jī)編程課，利用課內(nèi)翻轉(zhuǎn)的形式將晦澀難懂的While循環(huán)編程知識化繁為簡、由易到難地展示出來，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識的積極性，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也讓學(xué)生有的放矢地學(xué)會使用信息化工具提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力。

從重點(diǎn)與難點(diǎn)問題的突破來說，由于學(xué)生之前已經(jīng)掌握了For循環(huán)語句的使用方法，所以教師利用微視頻先將While循環(huán)語句的語法結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生初步認(rèn)識其格式，之后教師不是直接講解其執(zhí)行過程，而是提供4個難度較低的練習(xí)題，讓學(xué)生在自主探究與合作學(xué)習(xí)的過程中掌握While循環(huán)語句的執(zhí)行過程，再利用畫程軟件將流程圖繪制出來，突破教學(xué)重點(diǎn)。對于While循環(huán)的難點(diǎn)即循環(huán)條件與循環(huán)體語句的確定，教師則采用老題新做與挖空心思降低學(xué)習(xí)難度，讓學(xué)生將上節(jié)課用For循環(huán)解決的問題改編成利用While循環(huán)解決，使其初步理解While循環(huán)條件與循環(huán)體語句如何確定，之后將老題改編成已知循環(huán)條件而未知循環(huán)次數(shù)的只能用While循環(huán)解決的問題。讓學(xué)生自主探究，先利用畫程軟件抽象出流程圖，再將生成的代碼在Dev-C++軟件中運(yùn)行，查缺補(bǔ)漏，最后將代碼粘貼到OJ系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)踐，得到反饋，由易到難，逐步擊破教學(xué)難點(diǎn)。最后讓學(xué)生利用思維導(dǎo)圖工具動態(tài)生成本節(jié)課的知識地圖，并要求其在思維導(dǎo)圖中體現(xiàn)出While循環(huán)與For循環(huán)的區(qū)別，讓學(xué)生充分掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)。課后學(xué)生需要在OJ系統(tǒng)中進(jìn)行不同難度、同類題目的練習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識遷移，完成深度學(xué)習(xí)。

在整節(jié)課中，教師點(diǎn)撥與教學(xué)評價(jià)貫穿始終，教師根據(jù)學(xué)生的導(dǎo)學(xué)案完成情況以及學(xué)生記錄的疑惑點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)點(diǎn)撥。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式給了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間與空間，教師可以因材施教，適度輔導(dǎo)。在學(xué)生完成編程之后，教師要求學(xué)生與同學(xué)之間互相講解一次題目，有利于學(xué)生內(nèi)化知識，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，同時(shí)也是一種自評與互評。學(xué)生完成練習(xí)題目之后，教師可以根據(jù)OJ系統(tǒng)的反饋進(jìn)行評價(jià)與反饋，學(xué)生也可以看到自己的完成度與排位次序，更加提升其學(xué)習(xí)的積極性。

結(jié) 語

“雙減”政策的實(shí)施符合素質(zhì)教育的要求，計(jì)算機(jī)編程課程有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、知識遷移、自主學(xué)習(xí)的能力。多工具支持的初中計(jì)算機(jī)編程翻轉(zhuǎn)課堂彌補(bǔ)了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)編程教學(xué)形式單一、內(nèi)容抽象等不足，既為教師提供了教學(xué)資源，又為學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)提供了充足的空間與支持，非常值得一線教師嘗試。同時(shí)，作為初中信息科技教師一定要緊跟時(shí)代的發(fā)展，結(jié)合國家最新的教育方針和政策，及時(shí)反思自己的教學(xué)模式，不斷調(diào)整教學(xué)方法，促進(jìn)教育教學(xué)改革。

注：本文系江蘇省蘇州高新區(qū)教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度“一般立項(xiàng)”課題“思維導(dǎo)圖支持初中信息技術(shù)翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)證研究”（課題編號：SND-2021-YB-110）的研究成果

參考文獻(xiàn)

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薛志堅(jiān)，謝志鋒，張婧穎. 計(jì)算思維訓(xùn)練C++程序設(shè)計(jì)與算法初步[M]. 南京： 東南大學(xué)出版社，2020.

作者單位：江蘇蘇州高新區(qū)實(shí)驗(yàn)初級中學(xué)