孫繼紅

摘要：本文對Swift Playground進行了分析，基于軟件理念的啟發(fā)，作者進一步結合自身教學實踐，探討了聾校編程教學中聽障學生計算思維的培養(yǎng)策略。作者認為循序漸進的課程規(guī)劃、寓教于樂的情境創(chuàng)設、問題導向的教學實施和思維外陳的工具運用有助于聽障學生計算思維的形成與發(fā)展。

關鍵詞：Swift Playground；編程教學；聽障學生；計算思維；策略

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）18-0035-04

自2006年周以真教授首次提出計算思維概念至今，計算思維已逐步成為人們解決問題的一種重要思維方式。[1]ISTE于2016年6月發(fā)布的《學生標準》從7個維度28項指標進一步明確了計算思維、創(chuàng)新思維、批判性思維、設計思維、問題解決能力、策展技能、社會與情感技能等都是學生應對未來數字互聯(lián)世界所必備的基本思維與技能。[2]教育部2018年1月正式頒布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中，則明確將計算思維納入學科核心素養(yǎng)。[3]

而針對語言發(fā)展相對滯后、抽象思維相對薄弱的聽障群體，應如何在聾校的信息技術課程教學中切實有效地落實計算思維的培養(yǎng)、促進聽障學生學科思維的發(fā)展和學科素養(yǎng)的形成呢？針對這個問題，筆者基于對Swift Playground的分析并結合多年的學科教學實踐，嘗試探討聾校高中編程教學中聽障學生計算思維的培養(yǎng)策略。

● 基于游戲的編程學習軟件帶來的啟示

Swift Playground是蘋果公司開發(fā)的一款基于iPad的編程學習軟件，適于零基礎學習者在基于游戲化的任務情境中，通過逐級闖關逐步習得Swift語言，并最終學會運用Swift語言獨立編程。整套學習軟件分為學習編程1、學習編程2和學習編程3，三級進階。軟件具有如下特色。

1.情境創(chuàng)設，寓教于樂

Swift Playground的設計遵循了從游戲參與到游戲創(chuàng)建的發(fā)展規(guī)律，引導學習者逐步從規(guī)則明確、難度遞增的闖關參與過渡到世界建構、規(guī)則自擬的游戲創(chuàng)建。在可視化的情境中，學習者每發(fā)出一條指令，都可以從角色的動作執(zhí)行中得到適時反饋。

2.規(guī)劃漸進，循序導航

Swift語言本身是一套面向對象的程序設計語言，有著特有的語法結構與體系，涉及類、屬性、事件等概念，對于初學者而言是一個不小的挑戰(zhàn)。但Swift Playground的課程規(guī)劃循序漸進，難點分散，從易到難，從簡到繁，切合了零基礎學習者的認知規(guī)律，有助于學習者在夯實雙基的前提下較順利地實現(xiàn)從面向過程的程序設計到面向對象的程序設計的過渡與遷移，逐步習得并掌握相應的語法規(guī)則，從而學會正確地運用設計語言實現(xiàn)獨立編程。

3.善啟思路，重培思維

Swift Playground非常強調學習者計算思維的培養(yǎng)，特別是抽象和模塊化能力的培養(yǎng)，這有助于學習者養(yǎng)成模式識別意識，形成功能分解能力，為計算思維的培養(yǎng)奠定扎實基礎。

● 編程教學中聽障學生計算思維的培養(yǎng)策略

Swift Playground的設計理念是“人人能編程”，基于這樣理念而開發(fā)的編程學習環(huán)境通過寓教于樂的情境創(chuàng)設、循序漸進的課程規(guī)劃及重培思維的教學設計確實有助于學習者計算思維的形成與發(fā)展。那么，在聾校的編程教學教育中能否有效地落實“人人能編程”呢？筆者結合多年聾校信息技術教學實踐經驗，提出了聾校編程教學中高中聽障學生計算思維的培養(yǎng)策略。

1.循序漸進，化艱澀為明了

編程學習是培養(yǎng)學生計算思維的重要途徑，但是“編程教學很困難”卻是大多數聾校信息技術教師的切身感受。筆者認為，面向抽象思維相對薄弱、邏輯思維缺乏訓練的聽障學生，從形象直觀的編程學習環(huán)境入手逐步過渡到一門具體程序設計語言的學習是聾校編程教學化繁為簡、化難為易，從而達成循序漸進落實計算思維培養(yǎng)目標的有效路徑。

筆者所在學校在高預和高一年級，面向全體學生重點開展可視化環(huán)境下的通識性編程學習，學生在這兩個階段并不接觸具體的指令和語法，而是借助系統(tǒng)提供的命令塊來控制實物機器人或虛擬角色（見表1）?？梢暬h(huán)境與工具能夠將抽象的程序結果通過形象的方式直觀呈現(xiàn)出來，有助于聽障學生在觀察、感知和體驗的基礎上，實現(xiàn)化抽象為形象、借形象明抽象的認知突破，從而更好地幫助學生理解程序與命令的控制作用。

高預年級的編程學習旨在引導學生在面向真實機器人的編程活動中通過合作學習初步認識程序及程序的基本結構。這個階段的任務設計開放，重在培養(yǎng)聽障學生的想象力、創(chuàng)造思維與協(xié)作能力，引導學生充分感知程控機器人的樂趣，同時初步形成設計問題、分析問題和解決問題的能力；高一年級的編程學習則是鼓勵學生將自主探究與小組合作相結合，通過對虛擬情境下虛擬角色的控制，進一步理解程序的作用并學會依據問題的需要運用恰當的程序結構幫助角色完成既定的任務；高二年級的編程學習則是指導學生通過獨立思考與小組合作借助已有的經驗進一步學習和掌握一門具體的程序設計語言，學生需要在較系統(tǒng)地掌握相關語法的同時，通過問題分析恰當地設計算法并學會運用語言正確地編寫程序解決實際問題，這個階段重在發(fā)展學生的算法思維、分析問題的能力及運用程序解決問題的能力。

這樣的課程設置使聽障學生在過程親歷中充分體驗了“實物控制—虛擬控制—抽象控制”逐級過渡，有助于其計算思維逐步實現(xiàn)從形象到抽象的發(fā)展與提升。

2.問題導向，化知識為能力

計算思維“是一個明確問題和制定解決方案的思維過程”。[4]計算思維的本質是抽象，計算思維的目的是問題解決。對于初學編程的聽障學生，以問題為導向，在富有情境的項目活動中激發(fā)他們的學習興趣，引導其在活動參與和活動建構中親歷分析、抽象、概括、分解、算法實現(xiàn)與調試等過程，有助于學生積極、主動地發(fā)展計算思維，化知識為能力。

以高預年級的程控DASH機器人教學為例，在學生能夠運用基本命令實現(xiàn)順序編程的基礎上，筆者結合天氣變化，適時設計了一個“天熱了”的活動項目：天越來越熱了，DASH心煩意亂，十分煩躁。咱們能不能給小DASH送一個電風扇，讓它能夠平靜下來安然入睡呢？

針對這個問題并結合學生的認知特點，筆者引導學生通過小組合作討論解決方案，并將項目分解為三個漸進的子任務：①天熱，DASH很煩躁；②DOT變身電扇送風；③DASH逐步平靜。

任務①旨在鞏固舊知并引出新知。學生通過討論能夠借助已有經驗嘗試改變DASH的顏色、動作、聲音和眼睛模式等來表現(xiàn)DASH的不同情緒狀態(tài)和行為。在此基礎上教師進一步拋出問題“如何表現(xiàn)出DASH十分煩躁”，學生可在思考并嘗試重復執(zhí)行相關命令組的過程中，切實感受到將重復執(zhí)行的代碼納入到循環(huán)體以減少重復寫程序的必要性，從而自然引出循環(huán)結構的學習。

任務②情境創(chuàng)設如下：DOT變身電扇。當搖動DOT時，扇葉開始轉動，并發(fā)聲“風來了”。當按下DOT的頂部按鈕時，扇葉停止轉動。這一任務在指導學生運用循環(huán)結構解決問題的基礎上，重在引導學生基于問題情境學會分析事件的激發(fā)條件與循環(huán)的中止條件，并能夠依據條件選擇恰當命令來實現(xiàn)事件激發(fā)與循環(huán)控制。

任務③則要求學生結合已有經驗運用循環(huán)結構進一步獨立解決以下問題：DASH一直很煩躁，直到聽到聲音“風來了”，才漸趨平靜，安然入睡。學生們通過合作與交流，共同分析循環(huán)中止條件，探討并嘗試DASH平靜與安然入睡的狀態(tài)表達與實現(xiàn)。

整個項目既有對循環(huán)結構新知的學習與運用，也有對順序結構舊知的鞏固與復習，還有對DASH與DOT協(xié)同工作的感知與體驗，同時更有將較復雜問題分解為一個個小問題并逐步解決的探索與實踐。計算思維的雙基夯實與問題解決能力的培養(yǎng)在活動過程中得以自然體現(xiàn)，學生在充分體驗編程樂趣的同時輕松自然地習得編程基本技能并在過程中鍛煉了協(xié)作能力、分析和解決問題能力。

3.巧借視圖，化內隱為外顯

愛因斯坦曾強調：“發(fā)展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應當始終放在首位”。因此，進入到“算法與程序設計基礎”課程學習階段，筆者更側重培養(yǎng)高中聽障學生的獨立思考能力。這個階段，學生需要在掌握一門實際的編程語言基礎上能夠運用程序設計語言獨立編寫程序解決實際的問題。這對于聽障學生而言是一個挑戰(zhàn)。

在這個階段的學習中，如何通過恰當的方式引導聽障學生開展積極、有效的獨立思考活動并讓學生內隱的思考過程通過外顯的方式呈現(xiàn)出來？筆者認為流程圖和分析表是聾校編程教學中兩個非常有用的工具。流程圖是學生思維過程的呈現(xiàn)方式，而分析表則是學生分析程序的有效工具。將二者有機結合起來，能夠恰到好處地實現(xiàn)“讓這個思考過程通過能夠觀察到、能夠加以分析的實際形式反映出來”[5]的目的。

在學生熟悉了基本語法后，筆者會教授流程圖。學生們了解了流程圖的組成元素之后，根據已知的、簡單的程序寫出流程圖是其熟悉與運用流程圖的第一步。而在之后的學習中流程圖則被作為工具進一步用于程序的分析與問題的解決。這樣的運用一方面有助于學生加深對流程圖的認識，鞏固流程圖使用規(guī)則，另一方面也使學生的思維過程得以清晰呈現(xiàn)。通過學生獨立完成的流程圖，教師既能夠及時捕捉到學生思維活動中的閃光點，也能夠敏銳地洞察到學生思維過程中的梗阻點，為教師按照學生思維的規(guī)律性靈活而有效地調整教學的方向與節(jié)奏提供了可靠的依據。

分析表在分析程序的過程中有著不可低估的作用。下頁表2呈現(xiàn)的是程序S=1+2+3+……+10的分析表。

從下頁表2我們可以看出，分析表能夠完整地呈現(xiàn)出每次循環(huán)執(zhí)行過程中變量的變化。學生運用分析表分析程序，不僅能夠細致地模擬程序的執(zhí)行過程，而且能夠通過對分析表的逐步填寫，在思考的同時清晰地觀察到相關變量逐次的變化，從而有助于學生找出規(guī)律，在得出較為準確的執(zhí)行結果的同時能夠進一步理解迭代思想與算法的實際運作機理。

在聾校的編程教學中恰當地運用流程圖與分析表，將學生內隱的思維活動通過可視化的方式有序呈現(xiàn)，有助于教師敏銳地發(fā)現(xiàn)與捕捉學生思考過程中的亮點與問題；及時展現(xiàn)有代表性的思維成果，不僅能使學生分享他人的思想與智慧，而且也能使學生在比較中學會多角度地思考問題，從而逐步達到拓展思維、敢于創(chuàng)新的目的，實現(xiàn)提升聾生思維的廣闊性與靈活性的目標。

● 結語

筆者曾經也對是否在聾校開設程序設計課程充滿了擔心與疑惑，但受基于Swift Playground的“人人會編程”理念的啟發(fā)并結合多年的教學實踐，筆者認為，只要能夠在教學中遵循順應學生思維規(guī)律性的原則，并積極探索相關的教學策略，編程教學不僅不是聽障學生學習的障礙，反而能夠更好地促進聽障學生的思維發(fā)展，從而進一步提升學生的思維品質。

筆者相信，遵循聽障學生的認知規(guī)律，在強化感知與體驗的基礎上，引導聽障學生以問題為導向，在循序漸進的探究與嘗試中借助可視化工具逐步發(fā)展和提升計算思維，聽障學生也可以像普通孩子一樣逐步發(fā)展和內化信息技術學科素養(yǎng)，形成并掌握應對未來數字互聯(lián)世界所必備的基本思維與技能，從而更好地適應未來社會發(fā)展的需要。

參考文獻：

[1]李藝，荊曉虹.引思維之路 辟計算之徑[J].中國信息技術教育，2017（8）：5-11.

[2]尹睿.未來學習者，你準備好了嗎——美國ISTE《學生標準》解讀及啟示[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2018（1）：58-67.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2018：39-43.

[4]Cuny， J.， Snyder， L.， & Wing， J.M. Demystifying computational thinking for noncomputer scientists[EB/OL].（2013-10-05）.http：//www.cs.cmu.edu/～CompThink/resources/TheLinkWing.pdf，＼.

[5]B.A.蘇霍姆林斯基.給教師的建議[M].北京：教育科學出版社，1984：220-222.