索韶偉

摘? ?要:在《義務教育信息科技課程標準(2022年版)》(以下簡稱《課標》)中強調,信息科技是現代科學技術領域中的重要部分,是提升學生科學精神和信息素養的關鍵課程。其中,項目式編程課程具有培養學生計算思維、提高數字化學習與創新的作用,有助于提升學生的專注力與邏輯思維能力,為今后的學習奠定基礎。但項目式編程的教學過程和步驟往往是預設的、固定的,同時枯燥的代碼與嚴謹的編程語言不利于學生的興趣培養?;诖耍ㄟ^創新教學方式,以學生喜聞樂見的真實項目驅動開展教學實踐,可提高學生的積極性與參與度,助力學生在“做中學、用中學、創中學”。
關鍵詞:小學信息科技;圖形化項目式編程;教學實踐
中圖分類號:G623.58? ?文獻標識碼:A? ?文章編號:1009-010X(2024)13-0046-04
信息科技是當今社會的重要支撐力量,不僅影響著人們的生活、工作和學習,還對其思維方式、創新能力和價值觀產生了深刻的影響。因此,培養學生的信息素養,提高學生的信息技能,已成為教育的重要目標之一。《課標》以此為出發點,旨在培養學生的信息科技核心素養,包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任四個方面。這些素養是學生學習信息科技的基礎,更是適應未來社會的必備品質。
一、項目式編程的優勢與不足
項目式編程教學是以項目為載體,以問題為導向,以編程為手段,以創造為目的的教學模式。它可以有效地激發學生學習的主動性、創造性與合作性,培養學生發現問題、分析問題、解決問題與評價問題的能力,從而全面提升學生的信息科技核心素養。
面向少年兒童的編程工具一般為圖塊式編程,相較于傳統教材,其操作性、趣味性、邏輯性更強,使程序編寫更加簡潔。以最具代表性的scratch編程軟件為例,學生只需將模塊中的指令通過類似于搭積木的方式拼接在一起,即可實現相應的功能,圖文并茂、操作簡單,可以用來創造交互式故事情節、動畫、游戲等,是一款十分適合小學生的編程學習入門軟件。項目式編程可以讓學生在獨立運用和創作的過程中體會到編程的魅力,于潛移默化中培養并提升學生的核心素養。因此,以圖塊式編程為代表的項目式編程受到了信息科技課程的廣泛青睞。
然而,在課程實施過程中,項目式編程教學也有不足之處,例如,在常規教學中,項目通常是由教師或教材提供的,學生很少有機會參與項目的設計和選擇,而且項目的過程和結果往往是固定的或預設的,教師給出明確的步驟和標準,學生只需按要求完成預設的任務,這對于提升學生的學習興趣與核心素養是不利的。最后,項目的評價和反饋主要由教師進行,且側重于對作品或成果的質量和正確性進行評價,不利于學生的綜合能力發展。
二、《課標》理念下項目式編程的改進思路和教學策略
在教學實施過程中,由于學生在編程第三階段所需要的自身觀察能力、自然語言描述能力、數學建模能力、算法構造能力、抽象思維能力等方面還有所欠缺,且短時間內難以提升。所以一旦課程設計冗長乏味,忽視學生個性化、多樣化的學習和發展需求,便會使部分學生在學習過程中遇到重重困難,甚至失去興趣與信心。
因此,基于對課程特點和學情的分析,小學項目式編程課程應該契合《課標》的教學理念,創新教學方式,以真實問題或項目驅動引導學生通過原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程,來建構知識,并提升解決問題的能力。注重創設真實情境,引入多元化數字資源,可提高學生的參與度,凸顯學生的主體性。
筆者結合《課標》的教學理念,以培養學生核心素養為目的,以“做中學”“用中學”“創中學”為指導思想,以一節名為《打蝙蝠》的項目式編程課程為例,展開論述。課程內容為通過鼠標的移動和點擊,控制瞄準鏡角色,消滅舞臺中隨機飛行的蝙蝠角色。課程的主要任務是面向角色對象,完成“蝙蝠”和“瞄準鏡”兩個角色的程序編寫,而后進行自由創作。
由于學生處在編程學習的初級階段,不具備自主編寫程序的能力,因此,教師結合小學生身心發展的特點,并盡力擺脫固定步驟和規范操作的窠臼,對每個環節都設計制作了相應的編程游戲,布置任務后,不再進行演示與講解,而是引導學生通過各個游戲環節自行找出本節課的知識點。通過這樣的嘗試來創新教學方式,以游戲驅動課堂教學。以“蝙蝠”角色、“瞄準鏡”角色和“自由創作”三部分內容,分別對應“做中學”“用中學”“創中學”的教學理念。課程整體以培養學生數字素養與技能為目的,以學生已有知識、技能和經驗為起點,遵循學習規律,系統地設計學習活動,以培養和提升學生的核心素養,收到了良好的效果。
三、課例呈現
(一)創設情境,引入課程
一個好的引入環節可以在極短的時間內激起學生的學習興趣,吸引其注意力,使其快速進入課程的情感體驗當中,并對課程產生價值認同和求知欲望。為契合《課標》當中倡導引入多元化數字資源的教育理念,教師制作了分頁(場景)的MG動畫來引入課程內容、介紹游戲玩法,相比較于教師演示或學生體驗,其更加高效,也更加多元化。
(二)創新內容,遞進教學
1.做中學。本環節以編程的三個主要環節“程序分析——搭建腳本——測試反饋”為主線,通過創新教學方式,以真實的項目驅動、多元化的數字資源引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程,體驗完整的程序編寫流程,讓學生從中體會項目式編程首先應該怎樣去“做”。
首先是程序分析,它類似于編程當中的需求分析,是對程序要解決什么問題、實現什么功能的前瞻性、決策性表達,是程序制作中的重要環節,也是必經環節,程序分析的結果和細節將決定程序制作的效果。程序分析的能力受到多方面的影響,包括自身觀察能力、自然語言描述能力、數學建模能力、算法構造能力等,這些能力在短時間內難以提升。同時,在學習編程的初始階段,學生極易被程序中引人注目的動作或效果所吸引,而無法觀察到其他不易察覺的細節。例如,教師說“向左走”,那么學生根據生活經驗,會將其作為一個連貫的整體動作,而不是將其分成“向左”和“走”兩個部分。又例如,在課程實例中,學生看到蝙蝠,會說,“蝙蝠在飛”,而忽略其位置、方向、時間等方面的因素。所以,在編程初期,為了提升學生分析程序的興趣,促使學生養成細致觀察、準確描述的習慣,教師便在程序分析階段設計了闖關游戲。在游戲的第一關會出現各種各樣的動作氣球,例如“扇翅膀、變造型、變位置”等,學生首先要通過觀察來判斷哪些動作是蝙蝠角色所具備的,然后將其選出。在第二關中,學生點擊之前選出的動作氣球,便會出現更加詳細、完善的描述,之后需要進一步分析、判斷蝙蝠角色的動作特點與細節,其目的是將程序分析的方法與案例當中的細節相結合,通過游戲的方式,讓學生體會程序分析的方法,明確“需求”。從課堂效果來看,通過這種方式引導學生仔細觀察,把“蝙蝠在飛”這樣籠統的描述拆分成條理清晰的邏輯性描述,對培養學生的計算思維大有裨益。
其次是搭建腳本。隨著計算機的發展,程序設計語言也在不斷進步,從最初的機器語言、匯編語言,到后來出現的面向過程、面向對象的高級編程語言,其目的都是使人和計算機能夠更好地交流。圖形化的編程軟件也不例外,作為一款面向少兒的編程軟件,其使用者與程序進行交流的方法簡潔明了,學生只需拖動模塊當中的指令并像搭積木一樣進行組合,即可實現相應的功能。在這一環節中,教師設計了情境動畫片“小明的旅行”,講述了小明同學環游世界,與各國人民交流,途中遇到了游戲中的角色,因不懂編程語言而無法與其交流,通過學習,小明成功地掌握了編程語言的故事。通過這個動畫,旨在讓學生了解編程語言和人類所講的語言一樣,只不過是人與機器進行交流的過程。而后學生進行小組合作,尋找符合要求的模塊指令并完成腳本搭建,由此體驗自然語言向邏輯語言過渡的過程,感受程序執行的邏輯,掌握與角色“交流”的方法。
最后是試錯調整環節。在程序編寫當中,幾乎不存在一次編寫就完成的可能,所以程序測試在編程中有著舉足輕重的地位,測試者們在規定的條件下對程序進行測試,以發現程序錯誤,衡量軟件質量,并對其是否滿足設計要求進行評估,以此來完善程序。教師將程序測試的概念引入課堂當中,引導學生分析未能實現預計效果的原因并加以調整,以此培養學生發現問題、解決問題的能力,并體驗完整的程序編寫過程。例如,對于本節課的重難點——“確定隨機數范圍”,學生發現自己創作的“蝙蝠”角色沒有實現隨機飛行的效果,經過思考、討論,發現是因為“蝙蝠”面向的方向數值范圍有問題。此時,教師出示課前制作的“旋轉蝙蝠”小游戲,引導學生體驗和觀察方向和角度之間的關系,完成隨機數范圍的選取,同時也實現了與數學的跨學科融合應用。
2.用中學。本環節將課程設計的內容由“做中學”變為“用中學”。“用中學”是基于認知心理學和教育哲學的研究成果而提出的。大量研究表明,記憶提取的操作起到了“記憶修改器”的作用,一個曾經被調用過的知識與從未被調用過的知識相比,在今后更有可能被再次調用。因此,只有通過實踐才能把所學知識轉化為自己內在的能力和品格。它倡導學生在真實豐富的情境中,通過觀察、操作、設計實踐活動,體驗并感悟學科的思想內容和探究方式,形成知行合一的學習習慣和創新精神。
同時,“用中學”也是《課標》所呼喚的新的育人方式。核心素養是人們具備的可以真實而持續地表現出來的素質,它的形成本質上是一種實踐的過程?!墩n標》強調,以學科實踐為抓手,構建以實踐為中心的教學活動,尊重并彰顯學科的獨特育人價值。
在本環節中,學生以小組合作的方式,按照“程序分析——搭建腳本——運行試錯”的步驟完成本角色程序的編寫,教師主要負責評價與指導。為了凸顯學生的主體地位,滿足其個性發展需求,本設計增強了課程的適宜性,在學生實踐時,并無規范步驟或既定答案,而是由學生利用任務單、流程圖、合作記錄表與評價量表等工具自主完成,從而實現了計算思維第三學段的學段目標所要求的能用自然語言、流程圖等方式描述算法,以及采用不同方法解決同一問題時在時間效率上的差別。增強了內容與育人目標的聯系,帶動課程綜合化實施,強化了實踐性的要求,體現了學生作為學習主體的發展性,提升了課程層次。
3.創中學。隨著科學技術的迅速發展以及知識經濟與信息社會的來臨,社會迫切需要高素質的全面發展的創新型人才,而教育正是有目的、有計劃地培養人才的活動。因此,創新歸根結底是教育的創新?!墩n標》在關于發揚創新精神的總目標中強調,要利用信息科技平臺,開展協同創新,在數字化學習環境中發揮自主學習能力,主動探索新知識與新技能,從不同的視角思考和分析問題,設計和創作具有個性化的作品。
學生通過前兩個環節的遞進,經過項目式編程的實踐,在第三個環節“創中學”環節中,為了契合《課標》中關于創新精神的總目標,進一步提升課程的遞進性和層次感,激發學生的創造性思維、引導學生體驗更加獨立和完整的項目式編程,教師設置了自由創作的任務,學生圍繞“如何將‘打蝙蝠游戲變得更加富有趣味性”這一主題,展開討論、制定方案,并自行結成合作小組,利用小組合作記錄單進行分工,自由創作。最終學生好似“八仙過海”一般,各顯身手,做出了許多富有創意的作品,在這些作品中,有的“蝙蝠”碰到舞臺中的綠色草叢會自動隱藏;有的“蝙蝠”飛到半途會自動加速或轉向;還有的“蝙蝠”會不定時的改變大小;“瞄準鏡”角色有時會啞火等等。這些充滿個性化的作品,充分體現了學生作為學習主體的自主性、能動性和超越性。
四、總結
項目式編程的入門難度低,可操作性強,但有時過于固定和規范,如果在課程設計和實施過程中選擇合適案例并使用開放式教學設計,將學生可能遇到的情況進行預設并做好相對應的學習方案,創設出具有針對性的任務情境,則可以強化課程的綜合性和實踐性、提升課程的適宜性,讓學生于潛移默化中得到熏陶。同時,項目式編程教學應以提升學生核心素養為導向、以培養學生數字素養與技能為目標,以學生已有的知識、技能和經驗為起點,融合《課標》的教學理念,鼓勵“做中學”“用中學”“創中學,凸顯學生的主體性,遵循學生的學習規律,系統地設計學習活動,為學生創設自主、合作、探究的學習情境和知、情、意、行融合發展的成長環境。
參考文獻:
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