基于ADDIE模型的小學(xué)信奧賽課程設(shè)計(jì)
——以“冒泡排序”課程設(shè)計(jì)為例

閆澤平 裘國(guó)永

陜西師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院 陜西 西安 710119

引言

近年來(lái)，小學(xué)生在信奧賽中獲獎(jiǎng)人數(shù)持續(xù)增多，說(shuō)明從小學(xué)選拔部分學(xué)生為后續(xù)培養(yǎng)打下基礎(chǔ)是可行的[1]，然而大多數(shù)小學(xué)信奧賽課程不完善甚至不具備，筆者提出使用ADDIE模型作為課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。通過(guò)分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、實(shí)施、評(píng)估5個(gè)環(huán)節(jié)確保課程開(kāi)發(fā)的科學(xué)性、操作性和規(guī)范性[2]。

1 小學(xué)信息學(xué)奧賽課程教學(xué)現(xiàn)狀和 ADDIE模型

1.1 小學(xué)信息學(xué)奧賽課程教學(xué)現(xiàn)狀

信息學(xué)奧賽即全國(guó)青少年信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽，與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物并稱(chēng)為全國(guó)中學(xué)生奧林匹克五大學(xué)科競(jìng)賽[3]。學(xué)習(xí)信息學(xué)奧賽有諸多好處，然而國(guó)內(nèi)對(duì)于這門(mén)課程的重視程度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。只有在一些相對(duì)較大或教育理念較為先進(jìn)城市的部分“名校”里才會(huì)開(kāi)設(shè)對(duì)應(yīng)的社團(tuán)或信息學(xué)校隊(duì)，其中又以初高中居多。以筆者所在城市西安為例，在關(guān)于小學(xué)是否開(kāi)設(shè)信息學(xué)課程的調(diào)查中得出僅有很小部分小學(xué)有信奧賽校隊(duì)，部分學(xué)校甚至連基礎(chǔ)圖形化編程都未開(kāi)設(shè)。此外，筆者以“信息學(xué)奧賽”為主題在知網(wǎng)搜索，小學(xué)階段信息學(xué)奧賽的相關(guān)研究論文只有9篇，占比僅為3.3%。筆者根據(jù)以上研究與實(shí)際觀察，得出目前小學(xué)階段的信息學(xué)奧賽課程與教學(xué)存在如下問(wèn)題：

1.1.1 缺乏指導(dǎo)性課程體系，規(guī)范性不足。目前大部分教學(xué)依據(jù)的只有《NOI大綱》和其他一些相關(guān)書(shū)籍，如《信息學(xué)奧賽一本通》、《CCF中學(xué)生計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)篇）》等，或僅憑授課教師的以往經(jīng)驗(yàn)，缺少對(duì)學(xué)生各方面情況的調(diào)查以及對(duì)知識(shí)內(nèi)容的分析。

1.1.2 課程內(nèi)容呈現(xiàn)過(guò)于抽象，直觀性不足。目前的教學(xué)形式大多為教師口頭講授、直接代碼演示、學(xué)生相互練習(xí)。教師授課的直觀性受到很大的限制。

1.1.3 課程難度起伏較大，科學(xué)性不足。目前的課程難以做到層層遞進(jìn)，相互銜接。學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有輔以動(dòng)畫(huà)等多媒體技術(shù)，學(xué)生學(xué)習(xí)理解起來(lái)難度較大。

以上問(wèn)題在以ADDIE模型為理論基礎(chǔ)的課程中能得到較好的解決。

1.2 ADDIE模型介紹

ADDIE模型是非常知名的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（Instructiona System Design，ISD）模型，也被公認(rèn)為是其他相關(guān)ISD模型的基礎(chǔ)與底層框架[4]。其5個(gè)環(huán)節(jié)分別是Analysis（分析）、Design（設(shè)計(jì)）、Development（開(kāi)發(fā)）、Implementation（實(shí)施）、Evaluation（評(píng)估）。首次出現(xiàn)是專(zhuān)門(mén)為美國(guó)陸軍系統(tǒng)訓(xùn)練而開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)課程訓(xùn)練模型，是在1975年由美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)的教育技術(shù)研究中心所開(kāi)發(fā)[5]。ADDIE模型作為一種系統(tǒng)化的方法論，其強(qiáng)計(jì)劃性、可操作性、規(guī)范性為課程教學(xué)設(shè)計(jì)提供了一種極具參考價(jià)值的理論方法，也為教育工作者的教學(xué)活動(dòng)提供了思路。

圖1 ADDIE基本模型

2 基于ADDIE模型的小學(xué)信息學(xué)奧賽課程設(shè)計(jì)

2.1 小學(xué)信息學(xué)奧賽課程設(shè)計(jì)原則

情景教學(xué)原則：建立一個(gè)盡可能真實(shí)或接近小學(xué)生生活的情境，能夠吸引學(xué)生注意力，并能引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到解決實(shí)際問(wèn)題中去。

適度性原則：小學(xué)生專(zhuān)注力保持時(shí)長(zhǎng)較短、對(duì)新知識(shí)的理解接受量有限，因此每節(jié)課所要講授的新知識(shí)宜少不宜多，宜淺不宜深。

直觀性原則：借助動(dòng)畫(huà)、視頻、實(shí)物模擬等一系列手段，讓學(xué)生可以直觀的了解知識(shí)內(nèi)部原理與過(guò)程。

以上原則作為課程開(kāi)發(fā)的總原則起到很重要的作用，同時(shí)也無(wú)不體現(xiàn)在ADDIE模型的五個(gè)環(huán)節(jié)中。

2.2 基于ADDIE模型的小學(xué)信息學(xué)奧賽課程設(shè)計(jì)流程

基于以上對(duì)ADDIE模型的分析，結(jié)合小學(xué)信息學(xué)奧賽課程的特點(diǎn)，在前人已有的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，從ADDIE模型的五個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，構(gòu)建小學(xué)信息學(xué)奧賽課程的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行論述。

2.2.1 分析階段。分析是課程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)前期的調(diào)研準(zhǔn)備工作。需要從多方面進(jìn)行詳細(xì)的分析，例如課程教學(xué)內(nèi)容的分析、學(xué)習(xí)者特征的分析等。可以通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、測(cè)試小評(píng)、研讀大綱與課標(biāo)、訪談教師與學(xué)生等一系列方法。

2.2.2 設(shè)計(jì)階段。設(shè)計(jì)是分析階段準(zhǔn)備調(diào)研后的下一階段，可以從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略、教學(xué)流程3個(gè)方面進(jìn)行展開(kāi)。

4)扭梢。從5月上旬開(kāi)始，當(dāng)新稍長(zhǎng)到20厘米左右時(shí)，可以在其基部5厘米左右半木質(zhì)化處進(jìn)行扭梢處理。富士品種扭梢后可促進(jìn)形成花芽。

教學(xué)目標(biāo)在課程授課過(guò)程中起到導(dǎo)航作用。根據(jù)布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類(lèi)理論，課程教學(xué)目標(biāo)分為3個(gè)層次：知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。

教學(xué)策略指采取何種方式針對(duì)不同內(nèi)容面向不同學(xué)生授課的策略。教師需要根據(jù)課程內(nèi)容差異、學(xué)生水平差異、學(xué)的認(rèn)知層次差異等因素確定教學(xué)策略。

教學(xué)流程目的在于設(shè)置合理的環(huán)節(jié)保證學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有意義的建構(gòu)。

2.2.3 開(kāi)發(fā)階段。開(kāi)發(fā)是將設(shè)計(jì)階段確定的教學(xué)目標(biāo)、策略、流程通過(guò)某種有組織、有結(jié)構(gòu)的載體呈現(xiàn)出來(lái)的環(huán)節(jié)，這個(gè)載體也就是所要開(kāi)發(fā)的核心內(nèi)容。

圖2 開(kāi)發(fā)流程

2.2.4 實(shí)施階段。實(shí)施是課程開(kāi)發(fā)完成后用于實(shí)際使用的環(huán)節(jié)，具體表現(xiàn)在教師與學(xué)生共同的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用上，按照既定的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略和教學(xué)流程將課程實(shí)現(xiàn)。

2.2.5 評(píng)估階段。評(píng)估是最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是對(duì)前面幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行反饋與調(diào)節(jié)的最終階段，圍繞著教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過(guò)程與結(jié)果開(kāi)展。一般的評(píng)估包括形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)，通過(guò)評(píng)估可以對(duì)前面幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行修改。

3 基于ADDIE模型的“冒泡排序算法”課程設(shè)計(jì)

上一小節(jié)對(duì)使用ADDIE模型的基本原則與5個(gè)步驟進(jìn)行了論述。本節(jié)將運(yùn)用這5個(gè)步驟進(jìn)行實(shí)際課程的設(shè)計(jì)研究。設(shè)計(jì)研究的課程為“冒泡排序算法”，面向小學(xué)4到6年級(jí)學(xué)生。下面是具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

3.1 分析階段

3.1.1 課程教學(xué)內(nèi)容分析。在“NOI大綱”中，“冒泡排序”是入門(mén)級(jí)排序算法中第一個(gè)算法[6]。學(xué)習(xí)此算法前學(xué)生應(yīng)已具備基礎(chǔ)語(yǔ)法知識(shí)。該算法的學(xué)習(xí)對(duì)前面基礎(chǔ)語(yǔ)法起到鞏固作用，也為后續(xù)算法的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

3.1.2 學(xué)生特征分析。根據(jù)皮亞杰的兒童認(rèn)知發(fā)展理論，小學(xué)4到6年級(jí)的學(xué)生處于具體運(yùn)算階段，具有守恒性、可逆性和去自我中心性。這一階段兒童的思維需要具體事務(wù)的支持，難以進(jìn)行抽象思維。

3.2 設(shè)計(jì)階段

3.2.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)：根據(jù)布魯姆教學(xué)目標(biāo)的分類(lèi)理論，本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)在3個(gè)層次上的制定如下表所示。

表1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

3.2.2 教學(xué)策略設(shè)計(jì)：本節(jié)課采取以學(xué)生為中心的教學(xué)策略，具體表現(xiàn)為在教師指導(dǎo)下的啟發(fā)式教學(xué)與分組合作學(xué)習(xí)。首先，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，在情境中提出問(wèn)題并保證所提問(wèn)題的可解決性、描述的準(zhǔn)確性、條件的規(guī)范性；其次，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位利用教師提供的材料針對(duì)所提出的問(wèn)題進(jìn)行思考提出假設(shè)；再次，帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)所提假設(shè)進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，給出提示與解決問(wèn)題的思路；最后，與學(xué)生一起總結(jié)規(guī)律，得出結(jié)論。

3.2.3 教學(xué)流程設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)好的教學(xué)策略設(shè)置6個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)保證本節(jié)課內(nèi)容的實(shí)施。本節(jié)課教學(xué)流程設(shè)計(jì)如下圖所示。

圖3 教學(xué)流程設(shè)計(jì)

3.3 開(kāi)發(fā)階段

3.3.1 教學(xué)案例與情境開(kāi)發(fā)：案例選擇需有正向價(jià)值觀、具備引導(dǎo)性、貼近學(xué)生生活。本節(jié)課案例選擇以2023年杭州亞運(yùn)會(huì)為背景，以對(duì)各個(gè)國(guó)家所獲金牌數(shù)量進(jìn)行排序?yàn)轭}目?jī)?nèi)容。在此情境下引出冒泡排序算法并引發(fā)學(xué)生思考。

題目背景與內(nèi)容：北京、廣州和杭州分別成功舉辦1990年、2010年、2022年亞運(yùn)會(huì)，提高了我國(guó)城市國(guó)際知名度，并將進(jìn)一步推動(dòng)了奧林匹克運(yùn)動(dòng)在中國(guó)的發(fā)展。中國(guó)運(yùn)動(dòng)健兒在比賽中取得了令人驕傲的好成績(jī)。小明作為一名熱愛(ài)運(yùn)動(dòng)的小學(xué)生，一直非常關(guān)注各個(gè)國(guó)家金牌數(shù)量，并記錄下金牌獲得排名前十的國(guó)家，然而在一次記錄中小明不小心把卡片的順序搞亂了。正當(dāng)小明要把卡片重新排序時(shí)，爸爸向小明提出了一個(gè)問(wèn)題：如何在每次只能移動(dòng)相鄰兩張卡片的條件下，把這10張卡片按照從大到小的順序排列呢？這可把小明難住了。同學(xué)們，你們有什么好辦法嗎?

圖4 課程案例——打亂后的卡片順序

3.3.2 腳本開(kāi)發(fā)：題目背景及內(nèi)容引出的動(dòng)畫(huà)視頻、冒泡排序算法中相鄰元素比較并交換的動(dòng)畫(huà)、兩個(gè)變量相互交換動(dòng)畫(huà)、課件制作。

3.3.3 工具選定：使用Powerpoint、來(lái)畫(huà)動(dòng)畫(huà)制作平臺(tái)、EV錄屏等工具。

3.3.4 課程素材包制作與課程優(yōu)化：課程素材包括：完整課件、完整代碼及各部分代碼、知識(shí)點(diǎn)總結(jié)、課后練習(xí)及講解；課程優(yōu)化在課程實(shí)施后進(jìn)行。

3.4 實(shí)施階段

本課程面向的對(duì)象是小學(xué)4到6年級(jí)學(xué)生，實(shí)施前需要就學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)等綜合因素進(jìn)行考慮，選擇不同的班級(jí)進(jìn)行教學(xué)。因原本就沒(méi)有小學(xué)信息學(xué)奧賽課程，無(wú)法設(shè)置對(duì)照班，因此將本課程按照前面設(shè)計(jì)好的教學(xué)流程加以實(shí)施，在多個(gè)不同班級(jí)授課并觀察記錄學(xué)生與教師的反應(yīng)。

3.5 評(píng)估階段

此環(huán)節(jié)分形成性與終結(jié)性評(píng)價(jià)。形成性評(píng)價(jià)需要設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的問(wèn)卷，例如學(xué)習(xí)者問(wèn)卷調(diào)查，就學(xué)生的興趣、參與度、積極性、課堂回答問(wèn)題、作業(yè)完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，教師問(wèn)卷調(diào)查可以通過(guò)訪談的形式來(lái)了解教師對(duì)課程的意見(jiàn)與建議。終結(jié)性評(píng)價(jià)通過(guò)相關(guān)的測(cè)試題來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于ADDIE模型的特征與環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)用于小學(xué)階段的信奧賽課程，不僅為小學(xué)階段信息學(xué)奧賽課程的開(kāi)展打下基礎(chǔ)，而且為后續(xù)信息人才的篩選與培養(yǎng)提供了系統(tǒng)規(guī)范的依據(jù)。本文從具體課程案例出發(fā)說(shuō)明結(jié)合ADDIE模型與小學(xué)信奧賽課程的可行性，為后續(xù)的相關(guān)研究做出一些基礎(chǔ)貢獻(xiàn)。