核心素養(yǎng)視角下鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程課程開發(fā)與應(yīng)用的探究

張營 于珂

（1.淄博市淄川區(qū)淄河中心小學(xué)，山東 淄博255171；2.淄博市淄川經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校，山東 淄博 255171）

近年來，國家對中小學(xué)編程教育日益重視。結(jié)合鄉(xiāng)村小學(xué)教學(xué)實(shí)際需要，教師依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求開發(fā)適合鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育校本課程，設(shè)置合理、恰當(dāng)?shù)男１菊n程實(shí)踐措施，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，注重分析問題；以Scratch Jr 為載體，降低編程難度；以計(jì)算思維為課程框架，培養(yǎng)學(xué)生編程能力。面向鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生開展Scratch Jr 編程教育是為了與國際社會先進(jìn)的教育觀念并軌，通過游戲化等多種教學(xué)方式開展編程教育，引領(lǐng)學(xué)生邁入編程教育的大門，在解決問題的過程中促使小學(xué)生在掌握知識點(diǎn)時有序培養(yǎng)計(jì)算思維。

一、研究背景

瑞典政府在2018年7月開始要求小學(xué)生從一年級必修編程課。德國提出了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，全面提升制造業(yè)的智能化，建造“智慧工廠”。在德國，不僅是小學(xué)生，幼兒園階段就已經(jīng)開始接觸編程思維和編程玩具了。美國更是在學(xué)前教育階段嘗試進(jìn)行編程教育。

以美國為例，對于在學(xué)前教育階段可否對兒童開展一系列相應(yīng)的編程教育活動，美國學(xué)者開展了以下討論。研究結(jié)果顯示，兒童可以非常感興趣地學(xué)習(xí)編程課程，走上發(fā)展計(jì)算思維的第一步臺階。兒童在相應(yīng)的編程教育課程中可以掌握基本的、簡單的與編程相關(guān)的概念，表現(xiàn)優(yōu)秀的兒童可以通過編程來表達(dá)自我，并有利于提高數(shù)學(xué)方面的相應(yīng)的學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí)編程教育課程，幼兒還可以進(jìn)行一系列的豐富創(chuàng)作，同時在學(xué)習(xí)過程中幼兒嘗試主動去解決問題，獲得解決問題的能力。對于專為幼兒設(shè)計(jì)的編程工具，幼兒可以進(jìn)行相應(yīng)的操作，在動手操作的過程中學(xué)習(xí)相應(yīng)的編程概念。美國有關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，幼兒編程教育不僅可以在傳統(tǒng)的課堂中實(shí)施，而且還可以和蒙臺梭利教育、STEAM 教育相融合，一起進(jìn)行。

隨著計(jì)算思維培養(yǎng)理論的有序?qū)嵤覈鴮χ行W(xué)編程教育提出了更高的要求，需要教師在講授編程知識的同時，能夠加強(qiáng)對學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。在小學(xué)低年級開設(shè)編程教育課程都是為了促進(jìn)學(xué)生的編程思想和計(jì)算思維的發(fā)展，為學(xué)生的終身發(fā)展服務(wù)。對于鄉(xiāng)村小學(xué)的學(xué)生來說，想要在幼兒園階段就接觸編程教育，現(xiàn)在幾乎無法達(dá)到這個要求，原因是多方面的。筆者就是利用鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生在校的這段時間，為學(xué)生盡可能多地提供和編程教育相關(guān)的課程，縮小與國外教育的差距，縮小國內(nèi)城鄉(xiāng)教育的區(qū)域差異。結(jié)合國內(nèi)外少兒編程研究，開發(fā)與應(yīng)用適合于鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生的編程教育校本課程，促使學(xué)生不斷培養(yǎng)自身編程能力和計(jì)算思維。

二、當(dāng)前鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生編程能力現(xiàn)狀

以筆者所在地區(qū)為例，按照教育主管部門的規(guī)定，山東省小學(xué)信息技術(shù)從小學(xué)三年級開始，有條件的學(xué)校可以從一、二年級開始。在實(shí)際教學(xué)中，鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生并未接受過編程思維的教育，但是卻在四年級就要直接接觸編程教育，對于鄉(xiāng)村小學(xué)的學(xué)生而言，在思維的轉(zhuǎn)變和知識接受性、創(chuàng)造性上面臨很大困難。筆者就是利用Scratch Jr 編程軟件開發(fā)適合鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生編程教育啟蒙的課程，提前讓學(xué)生接觸編程思想，接受初步的編程啟蒙，為學(xué)生以后的編程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

三、開發(fā)鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程校本課程應(yīng)注意的問題

（一）遵循鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律

根據(jù)心理學(xué)家皮亞杰的兒童認(rèn)知發(fā)展規(guī)律可以知道，小學(xué)階段的學(xué)生（7～11 歲）正處在具體運(yùn)算階段，此時的學(xué)生開始擁有思維變易性的能力，出現(xiàn)了可逆能力，同時學(xué)生可以獲取各種守恒概念，但其運(yùn)算的內(nèi)容和形式仍是以具體事物為依據(jù)。在開發(fā)小學(xué)低年級編程校本課程時，注意選取以學(xué)生容易理解的、直觀體驗(yàn)的內(nèi)容為突破口，開展游戲化的教學(xué)過程，盡量少使用空洞、難以理解的名詞，比如“重復(fù)執(zhí)行”“變量”“條件判斷”等學(xué)生不易理解的名詞，容易造成學(xué)生困惑疑慮，以致產(chǎn)生厭學(xué)情緒，導(dǎo)致事倍功半。

結(jié)合實(shí)用主義教育家杜威“做中學(xué)”理論，讓學(xué)生在動手操作的“經(jīng)驗(yàn)”中學(xué)習(xí)。對于Scratch Jr 編程教育的課堂教學(xué)活動來講，游戲化的“做中學(xué)”的教學(xué)方法比較適用，貼合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知實(shí)際，將知識與技能都轉(zhuǎn)化為游戲化教學(xué)活動中的重要知識點(diǎn)，利用直觀、可視化的軟件操作體驗(yàn)，讓鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生在游戲過程中“做中學(xué)”，在實(shí)踐過程中獲得相應(yīng)的編程知識和技能。

（二）課程內(nèi)容需要有可接受性

當(dāng)教師在開發(fā)鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育校本課程時，既要分析低年級編程教育校本課程中的相關(guān)的教學(xué)知識點(diǎn)，還要根據(jù)國家的新課改教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求，適當(dāng)引入實(shí)踐性較強(qiáng)的內(nèi)容，以實(shí)際動手操作為主，直觀體驗(yàn)，從經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)學(xué)習(xí)方法，確保學(xué)生在掌握編程理論知識點(diǎn)時能夠進(jìn)行實(shí)踐，在實(shí)踐中總結(jié)相關(guān)理論操作方法，為培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維奠定良好基礎(chǔ)。

（三）課程實(shí)施需要有梯度

在教育教學(xué)過程中，梯度是指教師所教授的教學(xué)內(nèi)容能夠滿足不同學(xué)習(xí)層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，確保教學(xué)過程能夠循序漸進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握相關(guān)的知識。因此，教師在開發(fā)鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育校本課程時，可以選擇基礎(chǔ)性較強(qiáng)的課程內(nèi)容。

（四）課程內(nèi)容需要有智度

教師在鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育中開發(fā)校本課程的初衷就是培養(yǎng)學(xué)生編程能力和計(jì)算思維。當(dāng)教師編寫教材內(nèi)容時，應(yīng)在展示理論知識點(diǎn)時，為學(xué)生全面體現(xiàn)整個編程的處理過程，這樣學(xué)生就能學(xué)會以處理問題的方式方法反思教學(xué)知識，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

四、核心素養(yǎng)視角下鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育校本課程開發(fā)與實(shí)踐措施

（一）以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，注重分析問題

結(jié)合美國教育家克伯屈項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論，在教學(xué)活動中應(yīng)該以學(xué)生為中心，在進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)時，教師從學(xué)生的興趣入手，激發(fā)學(xué)生的好奇心，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新的思考領(lǐng)域。以往學(xué)生雖然學(xué)習(xí)過編程教育課程，但是在學(xué)習(xí)過程中側(cè)重學(xué)習(xí)“表達(dá)式”“循環(huán)”和“條件判斷”等命令，注重語法結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，無法獨(dú)立書寫出完整的程序，從而弱化了學(xué)生利用計(jì)算思維解決問題能力。因此，在培養(yǎng)計(jì)算思維教學(xué)目標(biāo)下，教師在開發(fā)鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育校本課程時，應(yīng)積極轉(zhuǎn)換過去傳授編程語言的形式，不要純粹講解編程理論知識，而應(yīng)以直觀形象的動手操作為主，讓學(xué)生體驗(yàn)編程的樂趣，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力，結(jié)合相關(guān)教學(xué)理論引入提出問題和解決問題的案例，并在處理編程問題的過程中，為學(xué)生制訂分析問題、解決問題的教學(xué)方案，促使學(xué)生能夠以批判性思維鉆研理論知識。另外，在選擇項(xiàng)目主題時，教師可以從學(xué)生的日常生活入手，挑選與學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活相近的主題，這樣可以降低學(xué)生理解編程理論的難度。學(xué)生在日常生活中經(jīng)常會碰到“平均數(shù)”方面的問題，比如計(jì)算商品的平均價格等，教師可以結(jié)合相關(guān)案例引入編程教育理論，指導(dǎo)學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的過程中，能夠以計(jì)算思維分析問題，學(xué)會在解決商品平均價格問題時，能夠?qū)⑵漕愅频较嗨茊栴}的解決中。同時，選擇項(xiàng)目主題時應(yīng)注意趣味性，教師在開發(fā)鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育的校本課程時，應(yīng)系統(tǒng)分析小學(xué)階段學(xué)生的思想認(rèn)知實(shí)際情況，盡量選擇學(xué)生興趣度高、易于掌握的編程項(xiàng)目，防止編程教育內(nèi)容過難，影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（二）以Scratch Jr為載體，降低編程難度

在計(jì)算思維培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，教師在鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育中實(shí)施校本課程時，將可視化編程引入到課堂學(xué)習(xí)活動中，在教學(xué)中摒棄傳統(tǒng)命令教學(xué)缺陷，利用可視化編程中的命令和參數(shù)，用類似于搭積木的形式來講解有關(guān)的知識。學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中只需要拖動程序積木到程序編輯欄中組合起來，就可以輕松編寫程序。雖然不同編程語言實(shí)現(xiàn)相同的作用寫法不盡相同，但是處理問題的思維是基本一致的，只是相關(guān)問題的代碼編寫方式不同。因此，當(dāng)教師在鄉(xiāng)村小學(xué)低年級編程教育中實(shí)施校本課程時，可以借助Scratch Jr 編程軟件組織教學(xué)，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)編程課程時，可以不用將大量的學(xué)習(xí)時間放到枯燥的代碼識記中來。通過使用Scratch Jr 編程軟件，降低編程教育準(zhǔn)入門檻，讓學(xué)生更加容易接受編程思想，不至于覺得編程課枯燥乏味。

嚴(yán)格意義上來說，Scratch Jr 并不是編程工具，而是一款擁有趣味性、啟蒙性、好玩性的適用于手機(jī)、平板、電腦等的應(yīng)用程序，目的在于讓兒童初步學(xué)習(xí)編程，進(jìn)行初步的編程思維鍛煉。Scratch Jr 提供了一個平臺，可以讓兒童通過積木模塊創(chuàng)建具有交互性的故事或者游戲。整合利用Scratch Jr 程序指令塊，可以實(shí)現(xiàn)讓角色展示不同的動作，比如可以讓角色進(jìn)行移動、跳躍、舞蹈、唱歌等。如果沒有自己喜歡或者需要的角色，也可以利用繪圖編輯器自己創(chuàng)作角色；如果沒有自己喜歡或需要的聲音效果，也可以利用麥克風(fēng)進(jìn)行錄制；如果沒有自己喜歡或需要的照片背景，也可以利用照相機(jī)拍攝照片導(dǎo)入到舞臺背景中。最后像在幼兒園搭積木一樣把相關(guān)程序積木搭在一起，做成一個完整的程序，讓角色實(shí)現(xiàn)想要的效果。可以通過參與對話、分享想法、講述經(jīng)歷等好玩有趣的方式進(jìn)行簡單的編程活動，促進(jìn)學(xué)生編程思想和計(jì)算思維的發(fā)展。使用Scratch Jr 時，孩子不只是和電腦互動，更可以通過電腦學(xué)習(xí)如何創(chuàng)造和表達(dá)內(nèi)心所想。在這個過程中，孩子們也學(xué)到了解決問題、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、邏輯思考的能力，這都是幫助他們在未來獲得成功的基礎(chǔ)。同時，他們在有意義、有動力的情況下使用數(shù)學(xué)、語文，能力的發(fā)展會變得更快。Scratch Jr 希望孩子們不僅僅是學(xué)習(xí)程序代碼，也能從編碼中學(xué)習(xí)到更多知識。

Scratch Jr 作為一門入門級編程工具，積木模塊類型豐富多樣，其中的語法模塊與其他編程語言基本一致，積木模塊總共有六種類型，包含幾十種功能，學(xué)生可以根據(jù)程序需要選擇相關(guān)的程序積木，將其拖拽到程序編輯欄進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)程序功能。

（三）以計(jì)算思維為課程框架，培養(yǎng)學(xué)生編程能力

計(jì)算思維是指個體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。在解決問題時利用計(jì)算思維，第一步要清晰地呈現(xiàn)問題，讓學(xué)生明白問題是什么，教師引導(dǎo)學(xué)生建立問題相關(guān)的解決模型，最終找到解決問題的方法。整合杜威的“做中學(xué)”理論、皮亞杰的建構(gòu)主義理論和克伯屈項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論，設(shè)計(jì)了本課程的相關(guān)框架。

1.創(chuàng)設(shè)問題情景，激發(fā)興趣。通過游戲或者故事，教師為學(xué)生創(chuàng)建問題情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為整堂教學(xué)的順利進(jìn)行做好鋪墊；利用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式，細(xì)化問題，在解決一個一個小問題的過程中逐步解決大問題。

2.出示程序作品，分析結(jié)構(gòu)。教師出示完整的程序，演示完成后幫助學(xué)生梳理程序的構(gòu)成，需要用到哪些素材、用到了哪些指令、完成了什么樣的功能。通過教師的梳理分析，給學(xué)生梳理明確的問題解決思路，激發(fā)學(xué)生的思維活動。

3.明確任務(wù)目標(biāo)，逐步完成。采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式，把整個編程活動劃分成三至四個小目標(biāo)，通過完成小目標(biāo)的操作最終實(shí)現(xiàn)編程學(xué)習(xí)的目的。教師在授課過程中巡視指導(dǎo)，針對學(xué)生在選用程序積木、拖拽積木過程中出現(xiàn)的共性問題，逐一示范，針對學(xué)生個別操作困難的教師做針對性指導(dǎo)。通過細(xì)化目標(biāo)，步步遞進(jìn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的編程思想和邏輯思維能力。

4.展示學(xué)生作品，交流總結(jié)。教師篩選優(yōu)秀作品進(jìn)行展示交流，讓學(xué)生說出自己的制作想法和思路，強(qiáng)化學(xué)生解決問題的方法，增強(qiáng)學(xué)生的自我肯定意識，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，逐步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

綜上所述，通過研究鄉(xiāng)村小學(xué)低年級Scratch Jr 編程教學(xué)，從小學(xué)生的一般認(rèn)知發(fā)展特征出發(fā)，結(jié)合Scratch Jr 特點(diǎn)以及編程教育本身的特點(diǎn)等分析，構(gòu)造鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生Scratch Jr 編程學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式，對于提高鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生的編程能力與創(chuàng)造性思維有著重要的理論和實(shí)踐意義。在豐富鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生課堂教學(xué)形式的同時，可以讓學(xué)生接觸一定量的編程知識，順應(yīng)教育發(fā)展的時代要求。同時可以縮小城鄉(xiāng)教育的區(qū)域差距，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。教師利用圖形化編程工具Scratch Jr 軟件，提高鄉(xiāng)村小學(xué)低年級學(xué)生編程思想和計(jì)算思維；利用游戲教學(xué)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣，使學(xué)生主動參與到教師精心安排的編程學(xué)習(xí)活動中來；通過合作探究，促使學(xué)生在活動中逐步形成編程思想。