劉志超 張楊

教育部辦公廳印發(fā)的《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》中提出，要“推動在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”。隨著國家相關文件的出臺，編程教育躍然紙上，作為義務教育階段的信息技術教學研究人員，筆者感受到時代在召喚，那么義務教育階段的編程教學路在何方？

君子務本，本立而道生

追本溯源，編程教育的育人價值在哪？我們不妨從編程的本源來理解。編程就是編定程序，是讓計算機代為解決某個問題，對某個計算體系規(guī)定一定的運算方式，使計算體系按照該計算方式運行，并最終得到相應結果的過程。

學習編程可以讓學生更透徹地理解計算機是如何工作的，繼而學生可以利用計算機科學技術思想和方法分析問題，這為學生適應信息社會的學習、工作和生活奠定了堅實的基礎。學習編程能夠很好地落實“提升智育水平，促進思維發(fā)展”和“信息技術核心素養(yǎng)”。一定的運算方式可以理解為算法，解決問題的算法呈現多樣性的特點，多樣性表現為“一題多解”，這就為學生思維能力的發(fā)展提供了適宜的土壤。愛因斯坦曾說過：“教育的價值，不在于學習很多事實，而在于訓練大腦會思考。知識當然重要，但知識不是教育的全部內容，超越知識的另一個維度就是思維能力?！蔽覀円欢ㄒJ識到學習編程就是訓練大腦會思考，就是促進思維能力發(fā)展這個方向，只有方向對了，我們的努力和付出才有價值和意義。

“四有”并舉，促進思維發(fā)展

1.有情境

教育是什么？教育不是灌輸，而是點燃與喚醒：點燃學生的學習熱情，喚醒學生潛在的自我。在編程教學中，問題情境能夠很好地實現“點燃與喚醒”，而且凸顯了編程解決問題的獨特價值。學生在解決問題過程中選擇工具與資源，落實信息技術核心素養(yǎng)中的“信息意識、數字化學習與創(chuàng)新”，并在解決問題過程中投入思考，發(fā)展思維，在情境中學習，感受學習編程就是學習生活。

2.有體驗

情境中的問題是具體的、形象的，解決問題需要對問題進行抽象與建模，體驗就是具體形象與抽象建模之間的橋梁與紐帶。在體驗中深入理解問題，為問題的解決奠定堅實基礎，為實現抽象與建模提供強有力的支撐，讓抽象與建模不再高不可攀、遙不可及，讓信息技術核心素養(yǎng)中的計算思維的培養(yǎng)自然而然、水到渠成。

3.有空間

學生的潛能是無限的，只要給予學生思考的空間，學生會給我們帶來別樣的精彩，這點在編程教學中體現得尤為突出。教師把學生的思維點燃，學生在理解問題的基礎上，在抽象與建模的模糊狀態(tài)下，迫不及待地想求解問題，這時候學生需要的就是思維的空間、試錯的空間、靜靜地思考的空間。

4.有對話

對話是啟發(fā)，是碰撞，是升華，是編程教學將思維引向深入的手段與方式。作為啟發(fā)的師生對話，是鼓勵，是發(fā)現，是潛移默化的引領;作為碰撞的生生對話，是鞭策，是借鑒，是互通有無的啟迪;作為升華的與思維的對話，是審視，是成長，是醍醐灌頂的通透。

“四有”并舉，促進思維發(fā)展的實踐

筆者所在地區(qū)2015年將Scratch納入信息技術教材，信息技術教師對Scratch編程教學已有一定的思考與實踐，但受傳統(tǒng)軟件教學方式的禁錮，還沒有把握編程教學的核心與實質。下面，筆者以《棋盤麥?！窞槔龑Α八挠小边M行教學實踐，這是對“四有”的具象化，以此希望更多的教師能夠投入更多的思考與實踐，為編程教育的全面發(fā)展、編程教學的穩(wěn)步推進以及學生信息素養(yǎng)的不斷提升貢獻力量。

1.呈現故事，提出問題

同學們，你們聽說過《棋盤麥?！返墓适聠?？故事的情節(jié)是這樣的：

古時候，印度有個國王很愛玩。一天，他對大臣們說，希望得到一種玩不膩的玩意兒，誰能貢獻給他，將有重賞。

不久，有個聰明的大臣向他獻上一種棋子，棋盤上有64個格子，棋子上刻著“皇帝”“皇后”“車”“馬”“炮”等字。下這種棋子，是玩一種變化無窮的游戲，確實讓人百玩不厭。國王就對那個聰明的大臣說：“我要重賞你。說吧，你要什么，我都能滿足你?！?/p>

那個大臣說：“我只要些麥粒?！?/p>

“麥粒？哈，你要多少呢？”

“國王陛下，你在第一格棋盤上放1粒，第二格上放2粒，第三格上放4粒，第四格上放8?！者@樣放下去，把64格棋盤都放滿就行了。”

國王想：“這能要多少呢？最多幾百斤吧，小意思?！庇谑蔷蛯芗Z食的大臣說：“你去拿幾麻袋的麥子賞給他吧?！?/p>

故事講到這，你想提出什么問題？

學生不約而同地問道：“到底要給多少粒麥子呢？”

在此環(huán)節(jié)，教師為學生創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生學習的積極性，問題驅動學生投入思考。

2.走進故事，分析問題

其實，這個游戲就是國際象棋（如下圖），國際象棋有64個格子，那么，我們只要在第一格棋盤上放1粒，第二格棋盤上放2粒，第三格棋盤上放4粒，第四格棋盤上放8?！源祟愅?，64格棋盤放滿，棋盤上所有的麥粒就是應該賞給大臣的。

首先，我們思考，一共放多少次？

其次，我們思考，后一個格子放的麥粒數和前一個格子放的麥粒數的關系？

3.嘗試解決，抽象建模

好，我們共同嘗試解決，老師手中的這個盒子用來放麥粒，老師叫到哪位同學，哪位同學就往盒子里扔麥粒（只要說出扔的麥粒數即可），其他同學判斷這位同學扔的麥粒數是否正確，如果正確，算出盒子里的麥粒數。第一位同學，扔1粒，那么盒子里有1粒麥子。第二位同學，扔2粒，對不對？那么盒子里有幾粒麥子？……扔的同學很容易把握規(guī)律，就是前一位同學麥粒數的2倍，當扔到一定數量時，計算的同學發(fā)現沒法計算了，因為數量太大了，那么怎么辦呢？

有的學生說可以用紙筆計算，有的學生說可以用計算器計算，教師讓學生嘗試用想到的方法計算，最終大家都說數量太大，用這些方式都不好計算。

同學們，回顧剛剛扔麥子的過程，不難發(fā)現，我們重復地往盒子里扔麥子，只是每次扔的數量在發(fā)生變化，而且數量變化是有規(guī)律的，我們想一想解決這種簡單重復的問題，什么工具最擅長？對了，Scratch啊，計算機的計算速度是我們人類無法企及的，我們可以通過程序讓計算機幫助我們解決這個問題?。?/p>

在此過程中，學生在體驗中深入思考，理解問題的本質，學生被引向對具體問題的抽象，對問題進行初步、模糊的建模。

4.算法運用，求解問題

教師請學生啟動Scratch，開動腦筋，嘗試解決問題，學生全神貫注地投入思考，嘗試運用合理算法解決問題，同時，教師引導學生進行討論，交換思想。漸漸地，有學生舉手示意問題解決了，教師引導學生通過讀程序的方式檢驗自己的程序：第一次循環(huán)，麥粒數是多少？麥子總數是多少？第二次循環(huán)……讀著讀著，學生就發(fā)現自己程序的問題了。教師為學生提供一個檢驗自己程序的思路，同時也將學生的思維引向深入，在讀程序過程中，學生一次又一次發(fā)現問題、解決問題，進而發(fā)展了思維。

再次舉手示意的學生，一定是已經解決問題的學生，他們在運用合理算法求解問題的過程中建模，發(fā)展計算思維。

在此環(huán)節(jié)，學生開動腦筋，傾情投入，大膽嘗試，在對話中，深入思考，運用各種算法解決問題，收獲成功的喜悅。

5.價值體認，情感升華

當學生發(fā)現應該給的麥粒數如此龐大時，教師提問：“如果你是國王，你給不給？”學生的回答五花八門、千奇百怪，但總體上學生認為不給，因為給不起。教師引導學生齊背“社會主義核心價值觀”，同時強調社會主義核心價值觀對個人層面有哪些要求，指向“誠信”的個人層面核心價值為學生提供正向的思考，踐行社會主義核心價值觀是我們每個公民的義務。師生達成共識：必須給！

6.智慧碰撞，思維發(fā)展

教師追問：“那怎么給呢？”

有的學生說“分期付款”，有的學生說“給種子”，有的學生說“讓大臣自己制作棋盤，裝多少，給多少”……

教師呈現故事的結局。

管糧食的大臣說：“請您下令打開糧倉，然后請獻棋的大臣自己一粒一粒地數出那些麥子就行了?！?/p>

“那么要數多長時間呢？”

管糧食的大臣計算了一下說：“假設每秒鐘能數2粒麥子的話，他每天數上12小時，就是43200秒，數上10年才能數出20立方米，要數完那個數目將需要2900億年呢。他能活多少年呢？再說，枯燥的生活能折磨人，他這樣下去豈不要短壽？因此我想，他的本意并不是想要得到那些不可能得到的麥粒，他只是試試有沒有比他更聰明的人罷了?！?/p>

國王大喜，夸獎道：“看來，至少你比他還要聰明呢！智慧人物治理國家，國家才能興旺發(fā)達。我決定提拔你倆當我的左右宰相！”

這是一次智慧與智慧的對話，這是一次思維與思維的碰撞，在這樣的過程中，學生收獲思維的發(fā)展、品格的形成、能力的提高。

結束語

隨著人工智能時代的到來，編程教育與編程教學迎來了前所未有的發(fā)展機遇，也給我們信息技術人帶來了的前所未有的挑戰(zhàn)，大浪淘沙沉者為金，編程教育的回歸彰顯其育人價值，促進學生思維發(fā)展，為學生的人生奠基。