基于高階思維的小學程序設(shè)計教學實踐探索

周曉明

【摘 要】本文分析了基于高階思維的小學程序設(shè)計教學的作用，并提煉了六個教學步驟。實踐證明，基于高階思維的小學程序設(shè)計教學能讓學生的自主探究能力、合作學習能力和創(chuàng)新能力都得到提高，讓程序設(shè)計課堂也更有教學品質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】高階思維；小學程序設(shè)計教學；合作學習

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）01-053-02

問題分析

小學階段開展的程序設(shè)計教學中，結(jié)構(gòu)化思想的建立和算法教學的實施能有效培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，從而提升他們的思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力，使他們能更好地適應未來的信息社會。但學生在實際的程序設(shè)計學習中卻存在一些問題，如采用死記硬背的方法，依葫蘆畫瓢地搭建腳本；再如處于被動式學習的狀態(tài)，缺少深入研究、不斷完善的積極態(tài)度，作品千篇一律，缺乏創(chuàng)意。這樣的課堂里，學生看似完成了學習任務，但實則沒有達到程序設(shè)計教學的初衷，學生的思維能力和創(chuàng)新精神并沒有在教學中得到提升。

基于高階思維的小學程序設(shè)計教學六步驟

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出：算法是計算思維的核心要素之一。小學程序設(shè)計教學的目的是讓學生在面對問題時能理性思考，分析如何按照合理的邏輯順序組織行動，從而更好地解決問題，如此反復分析、實踐、修改、創(chuàng)造的過程就是一種類似于計算機程序工作的“編程”思維。“分析”“評價”“創(chuàng)造”作為布魯姆教育目標中的高階思維，與程序設(shè)計教學目的緊密相關(guān)。高階思維的培養(yǎng)需要依托于真實情境下具有挑戰(zhàn)性的學習任務，讓學生在超越自身真實認知水平的情境中采用體驗式、建構(gòu)式的學習模式，在與他人互動、合作的過程中形成復雜的思維[1]。因此，程序設(shè)計教學中關(guān)注高階思維的培養(yǎng)，旨在促進學生的深層理解、語言表達、論證推理、問題解決、知識遷移等思維能力的發(fā)展，從而真正實現(xiàn)學生思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力的提升，指向課程標準所強調(diào)的素養(yǎng)教學。筆者以小學圖形化編程“設(shè)計迷宮游戲”一課為例，基于高階思維設(shè)計教學流程。

1.分析問題，梳理需求

迷宮游戲是學生熟悉且感興趣的活動項目，但游戲的規(guī)則是多樣的，教師鼓勵學生結(jié)合已有的經(jīng)驗，分析迷宮游戲所需的背景、角色及其動作特點。在這個環(huán)節(jié)中，教師首先應注重問題的“不確定性”，鼓勵學生進行開放的探索活動，為個體的認知發(fā)展創(chuàng)造最近發(fā)展區(qū)；其次應注重任務的趣味性，盡量發(fā)掘?qū)W生感興趣的編程素材，以此調(diào)動他們參與活動的積極性。

2.形成觀點，建立算法

學生結(jié)合經(jīng)驗和軟件特點，對迷宮游戲的整體效果有了初步的想法，然后針對角色如何走迷宮這個核心問題提出自己的觀點。學生獨立思考，用自然語言說清角色的動作特點，即將“走迷宮”這個不確定性的問題通過分解、序列、抽象等重新組織。此時，教師逐步出示（或者由學生繪制）流程圖，用流程圖理清思路，建立算法模型。教師應鼓勵學生大膽發(fā)表自己的觀點，包括一些雖然不成熟但有新意的想法，并引導學生用流程圖等方式讓思路更直觀、清晰地呈現(xiàn)。迷宮游戲是學生第一次接觸選擇結(jié)構(gòu)，教師利用流程圖有效地幫助學生快速理解通過條件判斷控制程序流程的結(jié)構(gòu)特點。

3.編寫程序，論證觀點

學生根據(jù)算法模型，通過搭建舞臺、編寫腳本實現(xiàn)作品的整體效果來表現(xiàn)自己的設(shè)計思路。教師要引導學生去探究實現(xiàn)效果需要的新控件，以引導者的角度鼓勵學生對編程任務進行計劃和編排，并幫助學生將問題抽象分解為解決問題所需要的認知技能，從而能應用到今后相似的問題情境中。

4.組內(nèi)討論，完善算法

每個學生對于迷宮游戲的規(guī)則會有不同的觀點，即使設(shè)計的角色動作特點類似，搭建的腳本也不盡相同。在組內(nèi)討論時，學生在對比自己與同學實現(xiàn)的效果及對應的程序后，表明自己是否認可或者需要提出質(zhì)疑。討論的目的不是為了比出最佳方案，而是讓不同的見解、不同的思路在討論中碰撞，從而讓學生形成對問題多角度的思考和認知。經(jīng)過小組討論，結(jié)合教師的引導，學生梳理思路，對信息進行深層加工和結(jié)構(gòu)化整合，將原本零散的、片面的想法整合形成更完善的設(shè)計思路，最終完善算法，修改并調(diào)試程序。

5.小組匯報，多元評價

小組匯報由教師主持，每個小組邊演示作品邊講解設(shè)計意圖，并接受其他小組的提問，在更大范圍內(nèi)對不同維度的信息進行綜合。教師評價和反饋各個小組的作品，給學生樹立文明互動、深層探究的榜樣，既要善于發(fā)現(xiàn)作品中的亮點并給予表揚，同時也要深入挖掘作品中仍待完善之處。當小組提出不同觀點時，教師引導學生展開小組間的探索性對話，進行班級層面認知的共同建構(gòu)。小組匯報并非讓學生達成一致意見，而是在有指導的參與中關(guān)注思考問題的不同角度，養(yǎng)成更綜合全面地分析問題的習慣，達到知識層次、思維方式等學習品質(zhì)的提升。

6.引領(lǐng)反思，提升素養(yǎng)

引領(lǐng)反思著眼于鍛煉學生的元認知能力，促進自我調(diào)節(jié)的學習。此時教師不再局限于項目活動的內(nèi)容，而是引導學生反思合作推理學習的過程，如反思在合作推理過程中的感受，收獲了什么，還有哪里需要改善等。教師客觀指出活動過程中學生展現(xiàn)的合作行為，肯定積極、主動的表現(xiàn)，指出游離、極端等需要改善的行為，促進學生真正主動地參與學習活動，完成由知識到素養(yǎng)的提升過程。

基于高階思維的小學程序設(shè)計教學的作用

一是學生的合作意識增強。在學習過程中，小組內(nèi)需要相互表達觀點，加強協(xié)調(diào)配合和交流溝通，以此達到作品的最優(yōu)化。通過學習，學生感受到小組合作、交流、溝通不僅能加速問題解決，而且更是一種情感的助力，他們越來越樂于接納他人的觀點，也逐步展現(xiàn)出多維度綜合和完善設(shè)計的能力。

二是學生的思維品質(zhì)得到提升。學生在完成編程任務的過程中，建立起新舊知識的聯(lián)系，通過探索試錯、反思判斷、推理啟發(fā)，實現(xiàn)了知識的獲取、思維能力的提高。同時，學生需要辯證地思考在編程創(chuàng)作過程中可能會出現(xiàn)的各種思維的沖突，理性對待每一次的選擇與嘗試，從而促進了元認知能力的提升。學生在交流過程中，對他人的觀點進行補充和修正，提出具有挑戰(zhàn)性的問題推進深層思考，促進了對問題的分析能力。而大膽質(zhì)疑同學作品中存在的問題，也培養(yǎng)了學生在問題解決和決策過程中的批判思維。

三是學生的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。基于高階思維的學習氛圍是學生的一個輕松活躍的思維空間，學生在情景表達和程序設(shè)計過程中不斷思考、提煉和反思自己的想法；在問題討論、觀點論證的過程中，努力挖掘問題的核心，成為自己行動的思考者、問題的解決者、思維的創(chuàng)造者；在小組內(nèi)思維碰撞和小組間作品展評的過程中，擴大了感知范圍，拓寬了思維；在探索、求異、突破中創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)。

基于高階思維的小學程序設(shè)計教學構(gòu)建了一個開放性的問題情境，讓學生在分析、創(chuàng)造、綜合、元認知等一系列認知成分協(xié)同作用中進行探索性學習，通過建構(gòu)式的互動創(chuàng)造新知識、提出新想法，而教師的支持性角色為學生提供了獲得引導式參與的機會，幫助學生提升思維和認知水平[2]。教師的課堂行為是各種教育落地的“最后一公里”，因此，教師必須深刻理解和掌握程序設(shè)計理念及方式，并努力將程序設(shè)計教育的思維方式內(nèi)化為自身教學修養(yǎng)與行為，在小學程序設(shè)計教學中，為學生提供更多創(chuàng)造新知識的機會，鼓勵學生自由表達創(chuàng)意、深入探究編程方法，大膽質(zhì)疑彼此的觀點，通過與他人的互動建立新舊知識之間的聯(lián)系，克服自身認知水平的限制，促進思維發(fā)展，從而提升信息科技課堂的教學品質(zhì)。

參考文獻

[1]馬淑風，楊向東. 促進高階思維發(fā)展的合作推理式學習[J]. 教育發(fā)展研究，2021（24）：64-73.

[2]孫立會. 聚焦思維素養(yǎng)的兒童編程教育：概念、理路與目標[J]. 中國電化教育，2019（7）：22-30.

作者單位：江蘇張家港市白鹿小學