基于PBL的小學編程實踐活動設計與實施

嚴藝鳳

【摘? 要】在“培養未來科技創新人才”的大背景下，編程教育越來越重要。本文闡述編程教育的重要性及編程教育的最終目標是培養編程思維、計算思維、創新思維以提高解決生活中實際問題的能力。為更有效達成編程教育的最終目的，提出基于PBL的小學編程實踐活動模式，最后以《安全出行——升級紅綠燈》案例設計供參考。

【關鍵詞】PBL；編程思維；編程實踐活動

一、編程教育的重要性及目標

我國在“培養未來科技創新人才”的大背景下，陸續發布了一系列與編程教育相關的政策。2022年4月，教育部印發《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》其中包含了信息科技課程標準，信息科技課程正式納入義務教育！課程明確了要培養學生“信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任”這四方面核心素養，并指出了計算思維的意義：具備計算思維的學生能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決方案；能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程，反思、優化解決問題的方案，并將其遷移運用于解決其他問題。在教育政策有力引導下，編程教育的重要性不言而喻。

ChatGPT橫空出世，人們可以運用自然語言指揮機器完成許多任務，甚至是編寫程序。可見，編程教育的目的絕不是教學生掌握一種編程語言。編程教育的最終目的是以學編程的方式培養學生編程思維、計算思維、創新思維，提高解決生活中實際問題的能力。

二、構建基于PBL的小學編程活動模式

PBL（Project-Based Learning）項目式學習是以解決學生在學習生活中存在的問題為出發點，引導學習綜合運用自己已有知識并學習應用新知識，小組合作，共同分析問題、解決問題，最終完成任務項目的學習過程。項目式學習實際是一個等待學生解決問題的過程，讓學生更好地完成這件事必須讓他們去思考一個非常關健的問題——哪些知識可以幫助解決這個問題？知識背后的邏輯和通理是什么？

在項目式學習的實施過程中需要注意項目的選擇和優化設計問題。首先，項目源于真實的實際問題，問題的設計要能夠激發學生的求知欲且問題的設計應該符合學生學情、難易適中，具有一定的挑戰性和延展性。其次，注重項目背后的整體建構。一個質量比較高的項目，會有助于學生整體的建構、整體的創造。讓學生在這些方面有整體的理解，同時生成關于這些方面的核心素養。最后，展示評價與總結反思。每解決一個問題都要進行展示和評價。

用PBL教學方法實施小學編程教學，將更有效地達成小學編程教育培養未來科技創新人才的最終目的。因此，筆者提出基于PBL項目式學習方式開展小學編程實踐活動，以項目為核心，圍繞真實問題創設情境，學生小組合作，分析問題、設計方案、建立模型、編寫代碼、模型迭代、分享與評價的編程實踐活動流程，如圖所示。

（一）選定項目，創設真實問題情境

在PBL中，項目的選擇是關鍵。在真實生活情境中發現問題、提出問題，結合學生的學情以及課程特點確定相應的項目。教師應充分考慮到項目的難易程度適中，項目內容的豐富與延展性以利于激發學生的學習興趣及創新思維，以及現有學校環境、提供的硬件條件、師生能力水平，實事求是地結合實際選擇相應的項目，在課堂實施中以真實的問題情境導入，激發學生主動性學習探究，實現有效的項目式學習。

（一）分析問題，新課知識講解

師生共同分析問題，分解任務，將一個項目式的大問題分解成多個子任務并清晰各個子任務的目標及要求。將抽象的情境問題提煉出本質，分解成多個子任務并建立相應的模型，構建出完成任務的流程及呈現完成任務相應的新知識點，幫助學生將抽象的情境內容與邏輯流程及相應的知識點建立聯系。同時也讓學生清晰地感受到學有所用，用所學知識解決現實問題的成就與自豪感。

（二）小組合作、解決問題

學生明確了要解決的問題，并且明確了解決問題的邏輯流程及掌握相應的知識能力。學生可結合自己已有的知識水平，進行相應的知識遷移結合新的知識運用，設計一個符合自己水平的解決問題的方案。項目任務通常是綜合性的，分解成小任務時，就可以有分層設計，全部完成的為優秀，完成一定程度的為良好，會用當堂課中的新知識點完成其中個別小任務的就為合格。小組探討確定相應的等級目標、制訂相應的方案，建立相應的模型、編寫代碼，不斷地修改完善、迭代模型、完成任務。教師完成新知識講解并為學生提供輔助資源，鼓勵學生勇敢嘗試，且不斷巡視指導，確保課堂教學有序有效開展。

（三）作品分享與評價

完成作品后，各小組首先展示自己的編程作品，并匯報作品制作的思路、設計的方案、提出作品拓展及升級的方向目標以及分享制作作品過程中遇到的問題及解決的方法，互相交流經驗。

各小級匯報分享后，師生共同評價。主要由學生自我評價、學生間互相評價、教師進行補充評價、增值評價及課堂總結評價。多元的評價幫助學生更客觀地認識自己的課堂收獲，對于優秀之處給予肯定和鼓勵，增強學生的自信心；對完善作品的方法及創意提出建議幫助學生發現可拓展的方向，完善升級作品；多元的評價也幫助教師對課堂活動進行反思，對項目的方案設計等及時做相應的調整。

三、教學案例的設計與分析

本課選自學校校本課程“智能城市”積木編程課程第5課“紅綠燈”。通過前面的學習，學生初步了解了編程中的順序結構、循環結構的指令，結合偵測指令也感受了程序中分支結構指令，也接觸了外接硬件設備，利用程序成功控制小燈亮起來。本課的目標是學生綜合運用所學的知識，用指令完成基本紅綠燈功能外多賦予多個功能，以解決現實十字路口出現的多種情況，提高紅綠燈口的安全指數。整個學習過程旨在培養學生對真實問題進行抽象、建模，運用編程中順序結構、分支結構、循環結構完成相應作品；同時學會與同伴正確的交流與合作，體會合作、分享、創作的快樂；最后也讓學生感受到生命可貴，珍惜尊重生命。

（一）項目選定

融合安全教育，結合學生的基礎知識及學校的校本教材提供的學習器材，圍繞現實生活中紅綠燈路口可能發生的情況，選定了此項目。現實生活中的紅綠燈路口存在有人故意闖紅燈；也存在一些路口紅綠燈時間設置不科學；還有人天生對顏色不敏感，分辨不出紅綠燈。可見，生活中的紅綠燈路口還是存在諸多安全隱患。學生能用所學的知識，聚焦相應的問題，升級改版紅綠燈程序模塊，讓出行更安全嗎？由真實的情境發現了紅綠燈路口存在安全隱患的問題，提出如何改版紅綠燈以提高過馬路的安全指數呢？從發現問題、提出問題引導學生分析相應問題及解決問題。

（二）分析問題，新課知識講解

針對紅綠燈路口出現的情況，我們有什么方法改進，引導學生討論并設計方案。比如：當紅燈亮時，能偵測到闖紅燈并給予警示，用其他方式幫助對顏色不敏感的人群安全過馬路，至于時間的調整最好還能根據特定需要延長或縮短（例如學校附近紅綠燈 在上學放學高峰期延長過馬路的綠燈時間，在夜晚人少時縮短過馬路的綠燈時間）。這里教師給予一定的知識及技術支持，如偵測闖紅燈者，應該是在紅綠亮期間不間斷地持續偵測而不是只偵測一次，這就需要用到循環結構，循環的次數所用的時間剛好是紅燈持續的時間，才能達到紅燈期間不停偵測是否有人闖紅燈的情況。對于顏色不敏感的人，可以使用聲音提醒，筆者就需要聲音傳感器，并演示添加新的傳感器。至于調整時間，教師給予了一份時間段與人流量的數據供學生參考。最后，教師明確任務要求，見下表。

（三）小組合作、解決問題

分析完問題后，由各小組根據自身的情況，選定相應的任務等級及制訂相應的方案。然后學生根據小組制訂的目標及方案，梳理流程，建立模型，然后編寫代碼、模擬演示。這個過程不斷迭代小組的模型，完善小組的作品。根據實際情況，可以不斷迭代完成更高級別的任務。

（四）作品分享與評價

各小組帶著小組方案及搭建的模型，輪流上臺匯報。組員分工匯報，從小組設計的項目方案、繪制的流程圖、小組合作中出現的趣事、最后演示模型展示小組完成的項目效果。其他小組認真傾聽，并給予相應的評價及課后多余的時間可以再改進的建議。教師也給予補充評價，更多地從學生在活動中的表現是否積極主動、團隊合作中是否和諧融洽這些方面，做增值評價上給予學生肯定鼓勵及引導學生提升自己的方向。這個環節中，學生通過自評、他評、師評進一步清晰本節課的收獲及明確課后可優化方案的方向。通過模擬演示也讓學生有種成功的體驗感。

（五）課堂小結

教師肯定學生的想法且肯定學生綜合運用所學解決身邊問題的想法及能力。同時，教師也展示其他地方、其他國家由更專業的工程師們設計的升級版紅綠燈使用的場景。肯定學生的創意想法，也讓學生感受科技服務生活的便利。

四、結束語

從真實生活情境中發現問題、提出問題，選定項目，能大大激發學生的學習興趣。將項目式分析問題、分解任務、解決問題的模式，融入編程解決問題形成分析問題、分解任務、小組活動、設計方案、建立模型、編寫代碼、迭代模型、完成任務的模式。在這個過程中也有效鍛煉了學生的編程思維、計算思維與創新思維。因此運用PBL的模式開展小學編程教育教學活動，恰當且有效。

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（基金項目：本文系2022年度漳州市電化教育館教育信息技術研究“基于PBL的小學編程實踐活動實施策略研究”課題成果，立項批準號： ZXK202228）