基于計算思維培養的教學編程實踐

黃倩雯

【摘 ?要】教學評一體化的編程教學注重課程標準與各級目標的整合與統一，通過以評促教、以評促學的策略方法展開課堂教學，全面發展提升學生的學科核心素養。本文以粵教版“運用順序結構描述問題求解過程”為例，從課前、課中、課后三個環節出發，設計有效的教學評實施策略，充分發揮評價功效，開展培養計算思維的高效課堂，旨在為高中編程教學培養學生計算思維提供參考。

【關鍵詞】計算思維；教學評一體化；編程教學

策略

隨著課程改革的深入推進，核心素養逐漸進入公眾視野，培養學生包括計算思維在內的核心素養成為學校教育的基本任務與新的發展趨勢。編程語言作為學生計算思維培養的重要支撐工具，可以讓學生在編程探究中發展思維、提升素養，落實立德樹人的課程價值觀，更好地為學生未來發展助力。教學評一體化的編程教學注重課程標準與各級目標的整合與統一，通過以評促教、以評促學的策略方法展開教學，全面發展提升學生的學科核心素養。下面筆者以粵教版“運用順序結構描述問題求解過程”為例，具體闡述教學評一體化的編程教學實施策略。

一、課前準備要充分，教學評目標要一致

策略的制訂要符合學生的認知水平和發展需求，因此前期筆者開展了“計算思維認知與需求情況”的問卷調查，結合學生的興趣需求確定了項目主題。以“開發學科教育游戲”為主線設計大單元教學，借助層層遞進、螺旋上升的迭代優化活動幫助學生構建新知、發展思維。又通過“計算思維量化表（前測）”問卷調查，了解當前學生的計算思維水平，確定學情基礎。備課環節教師要依據課標，結合學情和教學內容，圍繞項目主題整合教學資源，從核心素養的角度確定具體的教學目標，形成相應的學習與評價目標，三者相輔相助，缺一不可。評價作為計算思維培養成效的重要診斷工具，要制訂符合學情的評價標準，注重自評、互評、形成性評價、總結性評價與診斷性評價相結合的多元化評價方式。筆者結合我國計算思維評價指標的研究，從態度和技能兩個維度、五個思維結構層次出發，設計了相應的評價量化工具，將其融入教學環節，客觀全面地評估學生學習的過程、態度和結果。此外，筆者還配套設計了教學課件、學習資料包（微課、配套代碼、拓展知識、學習任務單、作業任務）等，充分做好課前準備，以此圍繞教學評目標開展發展思維、提升素養，立德樹人的教學任務。其實施方法如下圖所示。

二、課中實施要調控，教學評策略促發展

（一）由情境體驗到抽象建模

有效的情境能引發學生共鳴，激發興趣。因此在創設情境前，教師要分析導入情境后學生可能的思維過程，思考情境對學生學習的意義，明確情境的最終目的是通過構建知識發展思維。筆者以學生在算法課設計的小組優秀詩詞游戲方案為情境，引導學生分析思考、簡化抽象，將游戲算法分解成易于實現的子部分，并提煉出與教學目標相關的知識——利用順序結構實現“詩詞小達人（簡化版）”教育游戲，自然地引出本課主題。

在整個教學過程中，學習任務單作為學生自主探究的學習支架，配合教師開展項目活動。學生結合分析思路將任務單中的流程算法補充完整，半成品作業可以有效地幫助學生沿著自己的“最近發展區”前行。接著教師通過問題引導學生發現利用輸入、輸出函數實現計算機算法的方式，自然引出并強調本課的重難點，讓學生有針對性地進行后續學習。

在情境再生構建模型過程中，教師結合學習效果評價目標對學生進行評估反饋。例如在教師的引導下，學生能概括總結出游戲的功能模塊，并能將復雜的游戲方案分解成功能簡單的基礎模塊，說明學生處于單點結構水平，學生能將算法補充完整并發現計算機實現算法的方式，由此診斷學生的思維已達到多點結構水平。教師不斷結合學生當前的思維水平及時調整策略方法，促進學生思維由單點到多點的深入發展。通過這個環節，學生體驗分解、抽象、概括、算法的過程，將情境中獲取的信息再生并構建相應的計算機模型，初步感知計算思維過程，為下階段的程序構建做好準備。

（二）由任務迭代到計算思維

程序構建是形成發展計算思維的重要環節，因此，筆者以多個迭代優化的任務活動為依托，引導學生反復體驗問題分解、抽象、建模、算法、評估的思維過程，逐步實現思維的發展與提升。在學生明確計算機實現算法的具體方法后，引導學生發現并理解順序結構主要是由數據輸入、處理、輸出這幾個部分組成，加深對順序結構的理解。接著讓學生以學習任務單為支架，展開自主探究，結合課本知識和下發的微課、拓展知識等學習資源，完成任務1和任務2。

結合知識點對任務1進行細分：活動1利用輸出函數實現游戲的背景、出題功能；活動2利用輸入函數實現答題功能，完成后通過問卷匯總編程時出現的問題。學生在探究實踐中，認識輸出、輸入函數的具體格式和使用方法，在問題匯總中發現問題、解決問題，在編程調試中鞏固發展多結構水平。教師通過問卷匯總的數據分析學生當前的多點結構水平。借助案例幫助學生理解print（）和input（）函數的編程要點，引導學生學會根據具體情況選擇合適的輸出和輸入方式。再通過趣味代碼找茬的環節，強化認知加深理解，幫助學生形成知識的初步構建。

任務2是對任務1的優化創新，通過兩個活動引導學生將當前程序細化分解為易于表達、處理的小問題，培養學生多維度分析思考的能力和優化創新意識。活動1從程序美觀度和可讀性出發，通過問題引導學生思考優化策略。學生能結合生活中的游戲經驗，說出利用換行、空行、延時、清屏等方式來優化，說明學生的思維正由多結構向關聯結構發展。通過編程實踐、作業展示的環節，教師鼓勵學生多思考多創新，克服固化思維，讓學生在感受編程樂趣的同時激發創新意識，促進關聯結構思維水平的發展與提高。活動2從代碼效率的角度出發，通過問題引導學生結合拓展資料，小組討論靈活高效的隨機出題優化方式。在教師的引導下，學生能說出利用列表來存儲題庫，通過隨機變量來存儲抽題編號，進一步優化算法方案，由此診斷學生的思維已由關聯結構逐步過渡到抽象拓展結構。通過編程實踐，學生綜合應用所學知識，深入理解輸出函數的具體應用。通過迭代優化的任務活動，學生的計算思維在自主、探究、合作、實踐中逐步實現由低階到高階的穩步發展。

（三）由計算思維到核心素養

學科核心素養不僅符合當今社會的發展需求，也是學生適應未來信息社會的重要能力。因此，筆者借助最后的作品展示環節，讓學生在交流評價中發展思維，提升素養。首先各組進行自評、互評，選出最佳作品，接著各組展示最佳作品，簡單介紹程序的功能、創意及編程中遇到的問題及解決方案。學生在交流評價中，取長補短，思維碰撞，激發創新，有助于思維水平的啟發。同時，教師通過共同查錯環節，關注未完成的學生群體，積極引導學生發現作品的閃光點，給予正向的肯定與鼓勵，幫助學生建立自信，提高編程興趣。學生在查錯改錯中加強知識間的關聯，促進知識的融會貫通，進一步完善知識體系。

最后，教師以學生完成的優秀作品為例，引導學生梳理、歸納知識要點，總結程序構建、完善優化的算法思想和思維過程，構建完整的知識體系，進一步發展計算思維。在師生探討生活中順序結構的具體應用環節，引導學生進行知識的遷移與拓展，讓學生認識到創新對社會發展的重要意義，養成積極使用技術工具解決實際問題的意識，進一步培養信息社會責任感，從而達到促進學科素養全面發展的教育目的。

三、課后任務要合理，教學評效果貫始終

對大單元的項目教學而言，要注意微項目間的關聯過渡。合理的課后任務有助于及時調整下階段計算思維培養的教學策略，以便為下個微項目的展開做好鋪墊。筆者從“計算思維量化表（前測）”中篩選出關鍵評價指標，設計了課后的“微項目編程效能感量表”，如下圖所示。學生通過問卷填寫，正確認識自己的優點與不足，在評價中激發創新意識。教師通過問卷收集數據，與前測量化數據進行對比分析，了解學生計算思維的發展水平。此外，導向性強的課后思考有助于下個微項目情境的創設。結合情境中的游戲算法，讓學生課后思考：該如何讓程序有效地驗證答題情況？由此自然地過渡到選擇結構，引導學生有針對性地展開預習探究，微項目間實現了良好的關聯。

教師要在課后結合教學過程中學生的課堂問答（課堂表現評分）、問題反饋、課后編程效能反饋、程序作品、思維導圖作業這些貫徹始終的評價數據進行教學反思。其中，開放性的程序作品主要從主題內容、程序設計這兩個維度進行手動評分，幫助教師掌握學生的個性和水平能力差異，在后續課程進行鞏固提升。與此同時，教師根據課堂反饋設置相應的獎勵機制，進一步提高學生的學習積極性。綜合分析反思后，筆者及時針對學生的薄弱環節調整策略，細化目標，以此提高學生的計算思維培養的教學效率。

四、結束語

筆者在基于計算思維培養的編程教學中，緊扣計算思維的評價標準和思維層次，將其貫穿于“運用順序結構描述問題求解過程”微項目的教、學、評各環節。圍繞“情境體驗—抽象建模—任務迭代—分享評價—總結升華”的教學思路，嘗試設計切實可行的評價工具融入教學活動。學生活動探究中，不斷融合生活實際和學科知識，反復體驗問題分解、抽象、建模、算法、評估的思維過程，感受實現算法的自動化過程，逐步形成發展計算思維，促進學科核心素養的全面發展。本次的教學策略與實踐研究是一個積極的嘗試，效果與預期目標基本相符。在今后的課堂教學中，筆者還會繼續深入探究，充分發揮教學評一體化的優勢，以評促教、以評促學，打造計算思維培養的高效課堂。

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（課題項目：本文系福建省電化教育館教育信息技術研究課題“基于計算思維培養的教學評一體化編程實踐研究”研究成果，項目編號為KT23052）