陳潔++鐘柏昌

隨著中小學(xué)信息技術(shù)教育的發(fā)展，近幾年程序設(shè)計(jì)和機(jī)器人教學(xué)已成為義務(wù)教育階段的選修內(nèi)容。2013版的江蘇省新編信息技術(shù)教材中，Scratch程序設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)入了小學(xué)的基礎(chǔ)模塊，說(shuō)明在小學(xué)階段進(jìn)行程序教學(xué)已越來(lái)越受重視。然而，在小學(xué)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)教學(xué)，在實(shí)踐中還存在一些較為普遍的問(wèn)題。一方面，如教學(xué)目標(biāo)不明確，教學(xué)模式單調(diào)，學(xué)生信心不足等；另一方面，更注重編程技能的習(xí)得，忽略了思維的培養(yǎng)。此外，學(xué)生同伴間缺乏交流互動(dòng)，教師也很難顧全每位學(xué)生的個(gè)別需求，使學(xué)生差異越來(lái)越大。

為此，我們開(kāi)發(fā)了《用Alice講故事》校本課程，以比Scratch更簡(jiǎn)單易用和形象直觀的3D編程語(yǔ)言Alice為編程環(huán)境，采用講故事教學(xué)法，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感；并采用Karen Brennan和Mitchel Resnick的計(jì)算思維三維框架[1]引領(lǐng)課程目標(biāo)和內(nèi)容的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力；以結(jié)對(duì)編程作為主要教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

Alice是由CMU已故著名教師蘭迪·波許主持開(kāi)發(fā)的一種創(chuàng)新性教學(xué)工具。它采用類(lèi)似Scratch的編程方式，以搭建積木的方式編制程序，故不會(huì)出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤；雖然可能會(huì)出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤，但不會(huì)影響程序的執(zhí)行。Alice采用3D編程環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了程序編寫(xiě)的可視化和形象化，不僅可以幫助學(xué)生理解面向?qū)ο缶幊痰母拍睿€可幫助學(xué)生了解程序的執(zhí)行，同時(shí)減少可能出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤。作為一種全新的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)軟件，Alice深受學(xué)生歡迎。研究結(jié)果[2]顯示，Alice有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，有助于學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)概念的理解；第二，能降低學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的挫折感，提高學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的信心；第三，能提升學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的意愿，增強(qiáng)學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的樂(lè)趣；第四，Alice具有趣味性與易用性。

《用Alice講故事》校本課程簡(jiǎn)介

《迷惑的袋鼠》是自編教材《用Alice講故事》第三模塊《故事升級(jí)篇》中的第二課。Alice校本教材以編寫(xiě)代碼設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)故事為主線，每個(gè)主題都滲透了多個(gè)維度的計(jì)算思維。該教材一共設(shè)置了四個(gè)模塊：認(rèn)識(shí)篇、故事篇、故事升級(jí)篇、事件篇（見(jiàn)表1）；每個(gè)模塊都包含“模仿—半創(chuàng)作—?jiǎng)?chuàng)作”的教學(xué)形式，讓學(xué)生在模仿中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中創(chuàng)作，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路

1. 學(xué)生分析

本課的教學(xué)對(duì)象是小學(xué)六年級(jí)學(xué)生。他們前期學(xué)過(guò)Logo、Scratch程序設(shè)計(jì)，且有一學(xué)期的Alice學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)畫(huà)制作方法、流程圖都比較了解，上手非?？臁Ｔ谇懊鍭lice的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已掌握了順序、并行、循環(huán)、條件等語(yǔ)句的使用嵌套，以及定義方法和內(nèi)置參數(shù)的使用。本課主要是根據(jù)故事情節(jié)選擇適合的控制語(yǔ)句來(lái)編寫(xiě)代碼，優(yōu)化代碼，從中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

2. 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：了解順序、并行、循環(huán)以及條件等控制語(yǔ)句的使用方法；知道使用內(nèi)置參數(shù)和定義方法來(lái)簡(jiǎn)化代碼，使對(duì)象動(dòng)作更合理、更真實(shí)。

過(guò)程與方法：通過(guò)觀察案例分析動(dòng)作，理清動(dòng)作流程；根據(jù)流程圖編寫(xiě)代碼；根據(jù)創(chuàng)意設(shè)計(jì)稿編寫(xiě)代碼完成動(dòng)畫(huà)。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生興趣及計(jì)算思維；通過(guò)模擬故事情境，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注生活、創(chuàng)造生活的熱情；通過(guò)結(jié)對(duì)編程，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

行為與創(chuàng)新：聯(lián)系實(shí)際，發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)；通過(guò)設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)，培養(yǎng)學(xué)生解決在生活中或?qū)W習(xí)上遇到的問(wèn)題的能力。

3. 任務(wù)設(shè)計(jì)

根據(jù)前面教材和學(xué)生分析以及教學(xué)目標(biāo)，筆者以故事劇情為主線，為本課設(shè)計(jì)了由易到難、循序漸進(jìn)的三種類(lèi)型的任務(wù)（見(jiàn)表2）。其中，封閉任務(wù)較為簡(jiǎn)單，解決任務(wù)的方法基本是單一的，涉及的計(jì)算思維主要是計(jì)算概念中的順序與并行。半封閉任務(wù)難度有所增加，且解決方法不唯一，涉及計(jì)算思維的計(jì)算概念和計(jì)算實(shí)踐維度。教師可以適當(dāng)提醒學(xué)生采用更簡(jiǎn)便的方法來(lái)完成任務(wù)，達(dá)到算法最優(yōu)化。開(kāi)放任務(wù)即創(chuàng)意任務(wù)，是指目標(biāo)開(kāi)放、方法多樣的任務(wù)，指在原有半成品和已有故事情節(jié)的基礎(chǔ)上續(xù)寫(xiě)劇情，編寫(xiě)代碼。它涉及計(jì)算思維的計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀念三個(gè)維度。

教學(xué)過(guò)程

由于本課設(shè)計(jì)的任務(wù)比較多，且有創(chuàng)意任務(wù)，考慮到學(xué)生的書(shū)面表達(dá)能力和時(shí)間因素，所以設(shè)置了兩個(gè)課時(shí)的教學(xué)計(jì)劃。

1. 故事講述 導(dǎo)入新課

第一課時(shí)筆者用故事導(dǎo)入，邊播放動(dòng)畫(huà)邊講述故事：一只饑餓的袋鼠出去找吃的，但不知道樹(shù)林里還是瀑布邊有吃的，這時(shí)它發(fā)現(xiàn)了一個(gè)路標(biāo)。袋鼠很迷惑，想去樹(shù)林又想去瀑布，于是去看路標(biāo)上是否有提示……如圖1。

圖1 袋鼠跳到路標(biāo)前

設(shè)計(jì)意圖：有研究表明[3]，利用Alice編程環(huán)境，使用講故事模式創(chuàng)建計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)電影，能有效激發(fā)中學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的興趣。本課，以袋鼠找食物為故事主線，激發(fā)學(xué)生的上課熱情，提高課堂效率。

2. 案例分析 分解動(dòng)作

為了讓學(xué)生更快、更有效地模仿出案例，引導(dǎo)學(xué)生分小組討論分析：該作品案例中對(duì)象的動(dòng)作有哪些？對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法是什么？教師以流程圖的方式出示，如圖2。

圖2 動(dòng)作分析簡(jiǎn)要流程圖

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)分析案例，理清動(dòng)作順序，師生共同列出流程圖，并找出相應(yīng)的方法和代碼，便于學(xué)生進(jìn)行代碼的編寫(xiě)。這也是“口語(yǔ)——?jiǎng)幼麝P(guān)鍵詞——代碼”的轉(zhuǎn)化過(guò)程，這種轉(zhuǎn)化的思維與習(xí)慣有利于學(xué)生把想法更好地表達(dá)出來(lái)，將思維可視化。

3. 多重任務(wù) 結(jié)對(duì)編程

為使學(xué)生間能力互補(bǔ)，并且提高課堂效率，筆者采用了結(jié)對(duì)編程教學(xué)策略。一人作為“駕駛員”操作電腦，編寫(xiě)代碼；一人作為“觀察員”，負(fù)責(zé)監(jiān)視“駕駛員”的工作情況，發(fā)現(xiàn)并糾正其操作性和策略性錯(cuò)誤。當(dāng)出現(xiàn)“駕駛員”難以解決的問(wèn)題，而恰好是“觀察員”熟悉的內(nèi)容時(shí)，角色交換。通過(guò)結(jié)對(duì)編程來(lái)完成四個(gè)不同類(lèi)型的任務(wù)，并在每次任務(wù)完成后填寫(xiě)《結(jié)對(duì)編程過(guò)程記錄表》，詳細(xì)記錄自己擔(dān)任的角色和花費(fèi)的時(shí)間，以及組員出席情況、配合情況和任務(wù)完成情況。

教師先提出封閉任務(wù)一：袋鼠迷惑，四處觀望。由于實(shí)現(xiàn)方法已在上一環(huán)節(jié)通過(guò)流程圖展示，學(xué)生完成速度快且準(zhǔn)確率高。學(xué)生通過(guò)結(jié)對(duì)編程來(lái)編寫(xiě)代碼、展示作品，修改代碼后填寫(xiě)《結(jié)對(duì)編程過(guò)程記錄表》。

根據(jù)案例動(dòng)作分析，出示半封閉任務(wù)二：袋鼠跳到路標(biāo)前。這一任務(wù)有多種解決方式，且代碼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有語(yǔ)句嵌套。教師引導(dǎo)學(xué)生回憶之前兔子跳動(dòng)的過(guò)程，讓學(xué)生小組討論，一起總結(jié)出袋鼠跳動(dòng)的流程圖（如圖3）。學(xué)生在結(jié)對(duì)編程完成任務(wù)時(shí)，教師適當(dāng)引導(dǎo)使用定義方法來(lái)簡(jiǎn)化代碼。完成代碼編寫(xiě)后，測(cè)試與調(diào)試代碼，學(xué)生可能會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：定義好的方法播放不顯示動(dòng)作；袋鼠跳動(dòng)的速度太慢；袋鼠越跳方向越偏，沒(méi)朝向路標(biāo)。師生共同尋找解決方法。修改代碼后填寫(xiě)《結(jié)對(duì)編程過(guò)程記錄表》。

圖3 任務(wù)二部分流程圖

完成這兩個(gè)任務(wù)后，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生講述劇情，創(chuàng)設(shè)新的情境：袋鼠到達(dá)路標(biāo)后，判斷路標(biāo)和袋鼠的高度，如果路標(biāo)高，袋鼠則往上跳，與路標(biāo)齊平看上面的提示。以此出示半封閉任務(wù)三：判斷路標(biāo)高度，跳起看路標(biāo)上的提示。

教師先讓學(xué)生思考：如何判斷路標(biāo)和袋鼠的高度呢？使用什么控制語(yǔ)句能完成效果？流程圖怎樣編寫(xiě)？總結(jié)出采用條件執(zhí)行語(yǔ)句結(jié)構(gòu)，即If/Else語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)并出示流程圖（如圖4）。同前面的任務(wù)一樣，學(xué)生采用結(jié)對(duì)編程教學(xué)策略完成代碼的編寫(xiě)，教師適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生可使用內(nèi)置參數(shù)來(lái)優(yōu)化代碼。調(diào)試測(cè)試代碼后填寫(xiě)《結(jié)對(duì)編程過(guò)程記錄表》。

圖4 任務(wù)三部分流程圖

第二課時(shí)是一個(gè)開(kāi)放任務(wù)，讓學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力續(xù)寫(xiě)劇情，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)完成任務(wù)。教師出示創(chuàng)意任務(wù)四：顯示路標(biāo)提示，到達(dá)目的地吃東西。學(xué)生先小組討論設(shè)計(jì)劇情：當(dāng)袋鼠跳上去，看見(jiàn)路標(biāo)上寫(xiě)著……討論得出方案后，完成創(chuàng)意設(shè)計(jì)稿的填寫(xiě)，簡(jiǎn)略設(shè)計(jì)稿如下。

我的故事情節(jié)：

我的流程圖：

根據(jù)小組續(xù)寫(xiě)的劇情及流程圖，結(jié)對(duì)編程完成作品代碼的編寫(xiě)，以達(dá)到劇情效果。若有技術(shù)上的困難，可尋求同學(xué)或教師的幫助。教師提醒：請(qǐng)參照《結(jié)對(duì)編程學(xué)習(xí)手冊(cè)》中的結(jié)對(duì)準(zhǔn)則，注意作為“駕駛員”和“觀察員”的時(shí)間，每個(gè)角色所花費(fèi)的時(shí)間不能超過(guò)總?cè)蝿?wù)時(shí)間的75%。創(chuàng)意任務(wù)的測(cè)試和調(diào)試代碼在原有組員調(diào)試的基礎(chǔ)上添加組間調(diào)試，相鄰小組測(cè)試后提出修改意見(jiàn)。小組再次修改后填寫(xiě)《結(jié)對(duì)編程過(guò)程記錄表》。

設(shè)計(jì)意圖：這一環(huán)節(jié)主要采用了結(jié)對(duì)編程教學(xué)策略。多項(xiàng)研究表明：結(jié)對(duì)編程技術(shù)具有互相監(jiān)督、互相協(xié)商、互相鼓勵(lì)、互相復(fù)查、互相糾錯(cuò)、互相學(xué)習(xí)、互相信任等激勵(lì)效應(yīng)。為了讓學(xué)生更好地結(jié)對(duì)編程，筆者在課前發(fā)放了《結(jié)對(duì)編程手冊(cè)》，包括結(jié)對(duì)準(zhǔn)則、結(jié)對(duì)小組名單、結(jié)對(duì)編程過(guò)程記錄表。每次結(jié)對(duì)編程后，學(xué)生都要把角色分配情況、出席情況、配合情況和任務(wù)完成情況等記錄下來(lái)，便于教師觀察、監(jiān)督和評(píng)價(jià)。為了讓學(xué)生更好地設(shè)計(jì)情節(jié)，講述故事，筆者在創(chuàng)意任務(wù)的過(guò)程中加入了創(chuàng)意設(shè)計(jì)稿的填寫(xiě)。要求學(xué)生把創(chuàng)意劇情寫(xiě)下來(lái)，并進(jìn)行動(dòng)作分析形成流程圖，把創(chuàng)作過(guò)程的思維可視化，形成學(xué)習(xí)支架以支持程序腳本的編寫(xiě)。

4. 作品展示 評(píng)價(jià)總結(jié)

測(cè)試完成后，展示學(xué)生作品，師生共同評(píng)價(jià)，評(píng)選出班級(jí)最有創(chuàng)意的作品進(jìn)行展示。

設(shè)計(jì)意圖：評(píng)價(jià)不僅能激勵(lì)學(xué)生，給學(xué)生帶來(lái)成就感，也能培養(yǎng)學(xué)生的審美能力和鑒賞能力。同時(shí)，在評(píng)價(jià)的過(guò)程中，學(xué)生可以取長(zhǎng)補(bǔ)短。

教學(xué)反思

本課以“講故事、設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)”為主線，在完成不同類(lèi)型任務(wù)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。每個(gè)任務(wù)都要求學(xué)生分析故事情節(jié)，并通過(guò)流程圖來(lái)分析對(duì)象動(dòng)作，使學(xué)生形成“想法—口語(yǔ)—?jiǎng)幼麝P(guān)鍵詞—代碼”的轉(zhuǎn)換習(xí)慣，把思維可視化。同時(shí)采用結(jié)對(duì)編程教學(xué)策略來(lái)完成代碼的編寫(xiě)，在這個(gè)過(guò)程中教師引導(dǎo)學(xué)生測(cè)試和調(diào)試代碼，使用定義方法和內(nèi)置參數(shù)來(lái)優(yōu)化代碼，達(dá)到算法的最優(yōu)化。在完成創(chuàng)意任務(wù)時(shí)，先讓學(xué)生完成創(chuàng)意設(shè)計(jì)稿，續(xù)寫(xiě)劇情，并把劇情流程圖寫(xiě)出來(lái)，讓學(xué)生養(yǎng)成先規(guī)劃設(shè)計(jì)后創(chuàng)作的習(xí)慣，形成學(xué)習(xí)支架，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)意與表達(dá)、抽象與建模思維。

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生基本能完成各個(gè)任務(wù)，能自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并分析和解決問(wèn)題。其中，任務(wù)一、任務(wù)二完成率較高；在任務(wù)二中，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生基本都使用了定義方法來(lái)優(yōu)化代碼；在任務(wù)三中，能正確使用內(nèi)置參數(shù)來(lái)完成任務(wù)的學(xué)生占總?cè)藬?shù)的2/3，沒(méi)有使用內(nèi)置參數(shù)的學(xué)生，經(jīng)課后訪談了解，主要原因是時(shí)間不夠；在任務(wù)四中，學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力得到了很好的發(fā)揮，大部分作品都采用并行、順序、循環(huán)等為主體結(jié)構(gòu)，也有很多學(xué)生使用了定義方法來(lái)簡(jiǎn)化代碼。

本課的不足之處：因?yàn)檎麄€(gè)動(dòng)畫(huà)的情節(jié)和任務(wù)是前后關(guān)聯(lián)的，在前面任務(wù)沒(méi)完成的情況下，將無(wú)法完成后續(xù)任務(wù)，導(dǎo)致部分進(jìn)度慢的小組越來(lái)越慢，跟不上教學(xué)節(jié)奏，拖累了全班的教學(xué)進(jìn)度。創(chuàng)意設(shè)計(jì)稿在課上完成，占用很多操作實(shí)踐的時(shí)間，使作品的創(chuàng)作受到一定限制，不能很好地全部呈現(xiàn)出來(lái)。

注：本文系教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年基金項(xiàng)目“義務(wù)教育STEM校本課程的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：13YJC880121）階段成果。

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（作者單位：江蘇常熟市碧溪中心小學(xué) 南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院）