編程教學(xué)中學(xué)生自然語言表達的三種場景

康小微

摘要：本文提出，編程教學(xué)中的自然語言表達是指讓學(xué)生在初中信息科技編程內(nèi)容學(xué)習(xí)過程中，能夠基于自己的理解，嘗試組織語言來對問題、知識進行相關(guān)表述或陳述，以促進對問題的理解。這類自然語言的表達，不僅涉及三步轉(zhuǎn)譯編程的第一步“真實問題轉(zhuǎn)化到自然語言文本”，還涉及內(nèi)隱的思維發(fā)展外顯為可觀察的行為，這對促進學(xué)生問題解決能力發(fā)展的影響更為直接。

關(guān)鍵詞：自然語言表達；編程教學(xué)；應(yīng)用場景

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）15-0017-04

編程教學(xué)中的自然語言表達

1.什么是自然語言表達

語言可以分為自然語言和人工語言[1]，自然語言是指人們在日常生活、日常交際中所使用的語言，又被稱作日常語言，如漢語、英語等都是自然語言。[2]與人工語言不同，自然語言不是按照人為規(guī)則設(shè)計的，而是由語言使用者自發(fā)地發(fā)展和演變而來。因此，自然語言往往具有靈活性和多樣性，同時也可能存在歧義和模糊性。自然語言包含口頭語言形式和書面語言形式。而編程教學(xué)中的自然語言表達是指讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中，或在知識學(xué)習(xí)后，嘗試組織語言對問題、知識進行相關(guān)表述或陳述。其中，用自然語言來陳述真實問題是三步轉(zhuǎn)譯教學(xué)法的第一步轉(zhuǎn)譯。

2.關(guān)注學(xué)生自然語言表達的重要性

美國緬因州國家訓(xùn)練實驗室研究了“學(xué)習(xí)金字塔”，根據(jù)外部信息相對于人腦的流向關(guān)系，將聽講、閱讀、視聽、示范/演示歸類為“輸入式學(xué)習(xí)”，將討論、做中學(xué)、教給他人/馬上應(yīng)用歸類為“輸出式學(xué)習(xí)”，從信息留存率的比較上可以得出結(jié)論：輸出式學(xué)習(xí)（或輸入輸出相結(jié)合）的效果要遠遠好于單純的輸入式學(xué)習(xí)。[3]根據(jù)赫爾伯特·西蒙等學(xué)者提出的“思維信息加工模型”，當大腦獲得的信息在工作記憶中被加工并成功進行“編碼”后，就會進入長時記憶。[4]學(xué)生的自然語言表達屬于“輸出式學(xué)習(xí)”的一種，通過討論、寫作、演講等方式，學(xué)生可以將所學(xué)知識進行加工和編碼，從而更好地存儲在長時記憶中。因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該注重輸出式學(xué)習(xí)的設(shè)計和引導(dǎo)，讓學(xué)生通過實踐和應(yīng)用來加深對知識的理解和記憶。同時，也要注意不同學(xué)習(xí)方式的結(jié)合，讓學(xué)生在聽講、閱讀、視聽等輸入式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過輸出式學(xué)習(xí)提高信息留存率，達到更好的學(xué)習(xí)效果。

3.編程教學(xué)中如何開展自然語言表達

（1）課堂中自然語言表達現(xiàn)狀

筆者根據(jù)教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，目前初中學(xué)生在信息科技課堂中使用自然語言進行描述與表達的機會依然較為匱乏。其原因有二：一是班級人數(shù)設(shè)置的客觀原因，學(xué)生多，課堂時間有限，教師沒有辦法讓所有學(xué)生在課堂中進行充分的表達；二是學(xué)生受“標準答案”的思想束縛，害怕出錯而不敢表達，能不表達就不表達。

（2）聚焦書面形式的自然語言表達

課堂中學(xué)生的自然語言表達根據(jù)表達類型可以分為口頭形式和書面形式兩種，口頭形式的自然語言表達包含發(fā)言、討論、演講等，書面形式的自然語言表達包含書面陳述等。書面形式的自然語言表達能夠方便記錄和保存每個人的自然語言表達過程，同時，學(xué)生組織語言后再落筆，可以更加準確表達思想。因此，本文重點聚焦書面形式的自然語言表達。

（3）書面自然語言表達的支架—學(xué)案

在書面自然語言表達中，教師可以通過精心設(shè)計的學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中基于自己的理解，嘗試組織語言對問題、知識進行相關(guān)表述或陳述，以促進對問題的理解。與一般學(xué)案不同的是，本文所說的學(xué)案更加注重開放性問題的設(shè)計，同時，不設(shè)置標準答案直接評價學(xué)生書面自然語言表達的對錯，而是通過不同的評價維度評價學(xué)生自然語言表達的達成程度。

在編程教學(xué)中的應(yīng)用場景

下面，筆者以“搭建小型物聯(lián)系統(tǒng)”單元為例，通過課堂中自然語言表達的三種應(yīng)用場景，依托書面學(xué)案形式，促進學(xué)生自然語言表達的探索，促進學(xué)生編程能力的發(fā)展。

《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》中將“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”作為主要內(nèi)容模塊之一。[5]筆者以物聯(lián)網(wǎng)模塊內(nèi)容作為知識框架設(shè)計了“搭建小型物聯(lián)系統(tǒng)”的單元課程，整個單元教學(xué)主要應(yīng)用“情境描述—原理認識—應(yīng)用遷移”的模式。其中，《傳統(tǒng)教室智能化》一課屬于本單元第二部分內(nèi)容，筆者圍繞核心素養(yǎng)制訂了本課的教學(xué)目標并進行了重難點設(shè)計，具體教學(xué)設(shè)計思路如下頁圖所示。

在編程教學(xué)中，書面學(xué)案是一種重要的教學(xué)輔助工具，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握編程知識和技能。在自然語言表達的探索中，書面學(xué)案也發(fā)揮了重要的作用。教師可以通過設(shè)計書面學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生在情境描述、原理認識和應(yīng)用遷移等環(huán)節(jié)進行自然語言表達的練習(xí)，提高學(xué)生的表達能力和溝通技巧。同時，書面學(xué)案也可以記錄學(xué)生的自然語言表達過程，方便教師進行評估和反饋。

場景一：情境描述—真實問題轉(zhuǎn)譯為自然語言

在編程教學(xué)中，情境描述是指讓學(xué)生用自然語言描述問題場景和需求，從而引出編程解決方案的過程。通過情境描述，學(xué)生可以更好地理解問題和需求，為編程解決方案的設(shè)計提供基礎(chǔ)。例如，在《傳統(tǒng)教室智能化》一課中，教師通過教室內(nèi)的智能燈控場景—魔方控制器搖一搖打開教室燈。通過問題鏈設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生了解場景中涉及的設(shè)備及各自的作用，再一一對應(yīng)講解小型物聯(lián)系統(tǒng)的四層基本架構(gòu)，同時要求學(xué)生用自己的話描述小型物聯(lián)系統(tǒng)實現(xiàn)的過程并填寫至學(xué)案中。

在情境描述場景中在引導(dǎo)學(xué)生進行自然語言表達時，首先依托學(xué)生學(xué)案，同時在課堂中留有足夠的時間，讓學(xué)生思考并用自己的話描述小型物聯(lián)系統(tǒng)實現(xiàn)的過程，將該過程轉(zhuǎn)譯為自然語言文本，引導(dǎo)學(xué)生進行相應(yīng)自然語言的表達，促進學(xué)生更好地理解問題和需求。

場景二：原理認識—內(nèi)隱認知變化轉(zhuǎn)化為外顯可見行為

在編程教學(xué)中，原理認識是指讓學(xué)生用自然語言描述編程知識和原理的過程。通過原理認識，學(xué)生可以更深入地理解編程知識和原理，為編程實踐提供支撐。例如，在《傳統(tǒng)教室智能化》原理認識環(huán)節(jié)中使用掌控板硬件和Mind+軟件來進行實驗?zāi)M，采用小組合作形式，在實驗中使用兩塊掌控板分別模擬魔方端和燈光端，魔方端通過板載傳感器感知姿態(tài)變化，燈光端通過LED反饋控制。實驗?zāi)M過程為：閱讀并分析代碼—補充重要缺失代碼—上傳并測試代碼—實驗過程分析。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，雖然正確填寫了魔方端姿態(tài)感知和燈光端反饋控制的代碼，但是設(shè)備并沒有連接，這時教師適時地引入物聯(lián)網(wǎng)MQTT主要協(xié)議中Topic訂閱的方法，讓學(xué)生在實踐中理解掌握物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和協(xié)議。通過掌控板模擬實驗，完整地實現(xiàn)小型物聯(lián)系統(tǒng)的搭建，在實驗過程中理解物聯(lián)系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、魔方端感知采集、平臺處理、燈光端反饋控制的過程。

本環(huán)節(jié)同樣依托學(xué)生學(xué)案，在掌控板實驗?zāi)M中學(xué)生需要閱讀代碼，并且對實驗代碼進行功能分析，組織成相應(yīng)語言文字并最終填寫至學(xué)案，在原理認知中幫助學(xué)生理解各部分代碼對應(yīng)功能，促進外顯內(nèi)隱認知。

場景三：應(yīng)用遷移—通過外顯的語言表達來推斷學(xué)生能力的發(fā)展

在編程教學(xué)中，應(yīng)用遷移是指讓學(xué)生用自然語言描述編程應(yīng)用場景和實踐的過程。通過應(yīng)用遷移，學(xué)生可以思考更好地將編程知識和原理應(yīng)用到實際場景中，提高編程實踐的能力。例如，在《傳統(tǒng)教室智能化》的應(yīng)用遷移環(huán)節(jié)中，根據(jù)數(shù)字化創(chuàng)新要求，學(xué)生在理解了物聯(lián)網(wǎng)基本原理和功能后，能對物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用進行初步的設(shè)想。本節(jié)課拓展模塊的設(shè)計是：從傳感器、控制方式、智能設(shè)備的多樣化，以及復(fù)雜聯(lián)動的定制化等角度出發(fā)拓展，請學(xué)生在符合物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)的背景下，暢想并分享一個智能聯(lián)動場景設(shè)計方案，拓展學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)更多形式應(yīng)用的思考，提高日后在生活和學(xué)習(xí)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用意識。

根據(jù)拓展內(nèi)容，在書面陳述形式的自然表達中，依然通過學(xué)案支架，引導(dǎo)學(xué)生從多樣化角度出發(fā)，描述如何為校園某個場景設(shè)計一個智能化方案，學(xué)生能夠在符合小型物聯(lián)系統(tǒng)基本架構(gòu)的背景下，進行腦洞大開卻也不脫離生活的各種暢想。

對學(xué)生自然語言表達的評價

1.評價維度及評價表設(shè)計

對學(xué)生書面自然語言表達的評價，可以從以下幾個維度進行：①語言表達的清晰度。包括文字結(jié)構(gòu)是否清晰、是否能夠準確地表達自己的想法。②邏輯的嚴密性。包括文字邏輯是否緊密有條理、是否能夠合理地闡述觀點。③思考的深度。包括文字中是否有深度的思考和分析。筆者設(shè)計的評價表如上表所示。

2.根據(jù)評價進行反饋，促進學(xué)生自然表達的良性循環(huán)

在對學(xué)生書面自然語言表達進行評價后，需要根據(jù)評價結(jié)果進行反饋，以促進學(xué)生的自然表達能力的良性循環(huán)。具體可以從以下幾個方面進行反饋：①肯定優(yōu)點；②指出不足；③給予實踐機會；④鼓勵閱讀和思考。通過以上反饋方式，可以幫助學(xué)生不斷提高自然語言表達能力，形成良性循環(huán)。同時，也可以促進學(xué)生的自我反思和自我提高，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

結(jié)語

本文結(jié)合新課標中“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”內(nèi)容模塊，設(shè)計“搭建小型物聯(lián)系統(tǒng)”單元，并結(jié)合課堂中“情境描述、原理認識、應(yīng)用遷移”三種場景，聚焦書面自然語言表達形式，設(shè)計學(xué)案支撐，引導(dǎo)學(xué)生在自然語言表達的三種場景下，能夠基于自己的理解，嘗試組織語言對問題、知識進行相關(guān)表述或陳述，以促進對問題的理解。通過組織自然語言表達，學(xué)生可以更好地理解問題和需求，更深入地理解編程知識和原理，更好地將編程知識和原理應(yīng)用到實際場景中。此外，自然語言還可以幫助教師更好地與學(xué)生進行溝通和交流，促進教學(xué)效果的改善。

參考文獻：

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[4]司馬賀.人類的認知：思維的信息加工理論[M].北京：科學(xué)出版社，1986.

[5]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：6.