周金花

隨著新課程的持續(xù)推進(jìn)，中小學(xué)各學(xué)段對(duì)編程教育的重視程度越來(lái)越高，如何適應(yīng)地方特色實(shí)施校本化的編程教學(xué)也受到一線教師的廣泛關(guān)注，本期解碼我們將從智能教育與人文關(guān)懷兩個(gè)視角，發(fā)掘一線校本化編程教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)。

國(guó)務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出“實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”。這一規(guī)劃要求構(gòu)建適合小學(xué)生學(xué)習(xí)的人工智能相關(guān)課程，為人工智能教育播撒種子，將新一代的學(xué)生培養(yǎng)成為人工智能時(shí)代的原住民，為未來(lái)相關(guān)國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施夯實(shí)智力基礎(chǔ)，培育后備人才。

● 構(gòu)建Python編程課程體系，給予學(xué)生探索人工智能的鑰匙

人工智能的知識(shí)體系包括統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、高性能計(jì)算、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言等眾多學(xué)科領(lǐng)域。編程課程是小學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的重要啟蒙課程之一，而大部分學(xué)校從一年級(jí)或三年級(jí)就開(kāi)設(shè)了英語(yǔ)課，這為學(xué)生學(xué)習(xí)Python提供了良好的自然語(yǔ)言基礎(chǔ)。Python是目前人工智能領(lǐng)域最常用的編程語(yǔ)言之一，它不僅是學(xué)生步入人工智能時(shí)代的第一級(jí)臺(tái)階，更是學(xué)生未來(lái)深入探索人工智能世界的一把鑰匙。

● 構(gòu)建Python編程課程體系，旨向培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

著眼于“全民智能教育”的需求，以小學(xué)四至六年級(jí)編程課為切入點(diǎn)，以適應(yīng)四至五年級(jí)小學(xué)生認(rèn)知能力的特點(diǎn)為目標(biāo)，構(gòu)建Python編程課程體系，旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生用自己的語(yǔ)言來(lái)描述編程與真實(shí)世界之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)一定的創(chuàng)意功能。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對(duì)日常生活中與計(jì)算機(jī)、編程相關(guān)的物品與現(xiàn)象建立起自己的相對(duì)深入的理解。

1.以編程視角引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知計(jì)算思維

編程語(yǔ)言必須以計(jì)算機(jī)軟硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)才能發(fā)揮作用，編程語(yǔ)言提供了人類(lèi)與計(jì)算機(jī)交互的底層途徑。如果脫離軟硬件平臺(tái)而單純講授編程語(yǔ)言，難免會(huì)本末倒置。因此，有必要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，從而為編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的小學(xué)數(shù)學(xué)課程更偏重純粹的數(shù)學(xué)知識(shí)，采取的是人類(lèi)的現(xiàn)實(shí)世界視角，即“讓人算該怎么算”，而計(jì)算思維是人類(lèi)的機(jī)器視角，即“讓計(jì)算機(jī)算該怎么算”，這樣就可以從小改變學(xué)生的思維方式與認(rèn)知方式。

2.將編程知識(shí)還原到真實(shí)世界的場(chǎng)景下理解

編程技術(shù)歸根到底要解決真實(shí)世界中的問(wèn)題，面向小學(xué)生的編程課應(yīng)避免僅僅學(xué)習(xí)編程語(yǔ)法，應(yīng)強(qiáng)調(diào)使學(xué)生體驗(yàn)更具體的問(wèn)題解決方法，如Python程序?qū)κ澜鐔?wèn)題的解決方法等。通過(guò)講解問(wèn)題，力求達(dá)成啟發(fā)思維、激發(fā)興趣的目的，讓編程與真實(shí)問(wèn)題融合，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)編程的理解。

3.構(gòu)建適合學(xué)生的編程語(yǔ)境

語(yǔ)言的學(xué)習(xí)依賴語(yǔ)境，編程語(yǔ)言的語(yǔ)境包括技術(shù)語(yǔ)境和業(yè)務(wù)語(yǔ)境。前者是指編程語(yǔ)言發(fā)揮其所依靠的硬件軟件環(huán)境;后者是真實(shí)世界中借助編程語(yǔ)言能解決的具體問(wèn)題。在四年級(jí)，采用類(lèi)比法引導(dǎo)學(xué)生理解技術(shù)語(yǔ)境，如列表類(lèi)比成表（一維）和格（二維），契合本階段學(xué)生類(lèi)比思維的發(fā)展。五年級(jí)，采用問(wèn)題探究式方法引導(dǎo)學(xué)生理解業(yè)務(wù)語(yǔ)境下的若干個(gè)典型的真實(shí)應(yīng)用需求，如聊天機(jī)器人的知識(shí)庫(kù)的構(gòu)造（字典的應(yīng)用），進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。六年級(jí)，基于心理學(xué)中具體性消退理論，在技術(shù)語(yǔ)境之下將學(xué)生的日常生活知識(shí)映射為編程語(yǔ)法知識(shí)，并在業(yè)務(wù)語(yǔ)境下編程解決最簡(jiǎn)單的問(wèn)題。

● 構(gòu)建Python編程課程體系，培育學(xué)生邏輯思維能力和知識(shí)遷移能力

1.用問(wèn)題探究法講解編程語(yǔ)言的實(shí)際應(yīng)用案例

問(wèn)題導(dǎo)向的教學(xué)方法，要著眼于啟發(fā)學(xué)生的學(xué)術(shù)思維和工程思維萌芽。因此，筆者以編程思維為載體，培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)放式、探索式思維，嘗試“理解實(shí)際問(wèn)題—對(duì)標(biāo)現(xiàn)有知識(shí)—提出合理猜想—實(shí)踐驗(yàn)證猜想—不斷試錯(cuò)迭代”的思路。

例如，借助課堂提問(wèn)隨機(jī)產(chǎn)生學(xué)生姓名，避免教師在教學(xué)中總是提問(wèn)個(gè)別學(xué)生。提問(wèn)是隨機(jī)產(chǎn)生的，配合學(xué)生名字的快速滾動(dòng)切換，學(xué)生都很緊張下一個(gè)會(huì)不會(huì)是自己，這樣很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，使學(xué)生能更好地融入到課堂中。

2.基于心理學(xué)“具體性消退”理論講解編程知識(shí)

基于心理學(xué)中的具體性消退理論，將Python編程相關(guān)的核心概念形象化、具體化，由表及里，由淺入深，逐次推進(jìn)，真正掌握核心概念的內(nèi)涵。六年級(jí)階段的教學(xué)，要求學(xué)生在一定程度上掌握抽象的、符號(hào)化的Python語(yǔ)言并編寫(xiě)程序，基于具體性消退理論組織課程內(nèi)容，有助于達(dá)成更佳的教學(xué)效果。

例如，講編程的處理，結(jié)合前例繼續(xù)強(qiáng)化、深化學(xué)習(xí)，可以根據(jù)列表的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的類(lèi)比，幫助教師編寫(xiě)一個(gè)學(xué)籍管理系統(tǒng)或者學(xué)生自主創(chuàng)作通信錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出學(xué)生姓名的管理。這是一種增強(qiáng)式深入學(xué)習(xí)。

3.用清晰的技術(shù)思維模型，提煉必需的技術(shù)概念

采用具體性消退理論講解概念的目的在于，從生活常識(shí)切入，向?qū)W生傳授概念的核心內(nèi)涵，避免理論性過(guò)強(qiáng)造成學(xué)習(xí)門(mén)檻過(guò)高。以這些概念為基本單位，學(xué)生才能展開(kāi)思維過(guò)程，理解編程語(yǔ)法，實(shí)際編寫(xiě)程序。

例如，“你來(lái)比畫(huà)我來(lái)猜”游戲的規(guī)則是一個(gè)人看詞語(yǔ)比畫(huà)相應(yīng)動(dòng)作和說(shuō)一些提示，另一個(gè)人看不到詞語(yǔ)要通過(guò)比畫(huà)的動(dòng)作猜出來(lái)，猜的過(guò)程中主持人判斷是否符合規(guī)則。請(qǐng)編寫(xiě)一個(gè)“你來(lái)比畫(huà)我來(lái)猜”的計(jì)分小游戲吧。

問(wèn)題分析：①運(yùn)行程序→②猜詞語(yǔ)→③答對(duì)則正確數(shù)加1并回到②，答錯(cuò)或跳過(guò)回到②→④循環(huán)10次后或時(shí)間結(jié)束后統(tǒng)計(jì)答對(duì)的題數(shù)。有num組玩家就進(jìn)行以上流程的num次循環(huán)，當(dāng)然也要準(zhǔn)備x組詞語(yǔ)，因?yàn)槊拷M玩家猜的詞語(yǔ)是不同的。模型構(gòu)建如上頁(yè)圖1所示。

數(shù)據(jù)分析：將數(shù)組存入列表，guessWord[0]=['哪吒'，'海綿寶寶'，'思考的智慧'，'金雞獨(dú)立'，'狼吞虎咽'，'禮貌'，'鶴立雞群'，'手舞足蹈'，'卓別林'，'穿越火線']

結(jié)果呈現(xiàn)：輸出“第x組答對(duì)數(shù)目：y”，代碼如上頁(yè)圖2所示。

全民智能教育視角下的小學(xué)Python課程體系研究與構(gòu)建，要求使用適應(yīng)小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的方法講授編程知識(shí)和技能。從構(gòu)建課程內(nèi)容的靜態(tài)角度看，編程知識(shí)技能是內(nèi)在的根本，相應(yīng)的講授方法是外在的呈現(xiàn)形式。而從評(píng)價(jià)課程實(shí)施效果的動(dòng)態(tài)角度來(lái)看，是否能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、真正樹(shù)立起初級(jí)的計(jì)算思維才是課程需要關(guān)注的核心。

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