張悅
摘要:近年來,國內(nèi)外都更加重視對(duì)科技人才的培養(yǎng),編程教育也受到廣泛關(guān)注。開展中小學(xué)編程教育,如何使編程教育的效果最大化,如何培養(yǎng)孩子創(chuàng)新解決問題的能力,這值得我們思考。筆者從設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)與編程學(xué)習(xí)融合角度,介紹了設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和應(yīng)用價(jià)值,結(jié)合設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型及教學(xué)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出新的編程教學(xué)模型,并分享了其在具體教學(xué)實(shí)踐中的案例。希望能為小學(xué)編程教育研究提供一些理論參考,為一線教室編程教學(xué)提供一些建議。
關(guān)鍵詞:編程教學(xué);設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí);教學(xué)實(shí)踐
一、引言
創(chuàng)造能力和科學(xué)技術(shù)水平是保證國家競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的科技人才是各國教育要達(dá)到的目標(biāo),世界上很多國家已經(jīng)將編程教育納入到國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃當(dāng)中。例如,芬蘭在2016年將編程教育納入國家核心課程。美國政府在2017年提出每年向中小學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教育投入2億美元,以大力支持科技教育的發(fā)展。日本于2020年啟用了《小學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)綱領(lǐng)》,其中明確要求小學(xué)在各課程中有計(jì)劃地開展編程教育,培養(yǎng)信息化人才。我國也同樣重視兒童的編程教育。我國在2017年發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》,明確提出在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程,同時(shí)鼓勵(lì)社會(huì)力量參與開發(fā)寓教于樂的編程教學(xué)軟件和游戲。
重視編程教育對(duì)于培養(yǎng)數(shù)字化創(chuàng)新人才和提升科技競(jìng)爭(zhēng)力是有利的。與其它學(xué)科學(xué)習(xí)相比,編程學(xué)習(xí)更加注重培養(yǎng)孩子以獨(dú)特的方式解決問題的能力。大量研究表明,設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)有助于提升兒童的創(chuàng)新思維能力。因此,本文將著重介紹如何將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)融入到編程教學(xué)過程中以培養(yǎng)兒童的創(chuàng)新能力。
二、設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及應(yīng)用價(jià)值
設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)也叫基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。國外學(xué)者克羅德納提出,設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)是一種基于項(xiàng)目探究的方法,即在真實(shí)的任務(wù)環(huán)境中,學(xué)生通過完成某個(gè)特定的設(shè)計(jì)任務(wù),學(xué)習(xí)相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)和技能。國內(nèi)最早引入設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)概念的是溫州大學(xué)王佑鎂教授,他認(rèn)為設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)是一項(xiàng)基于項(xiàng)目的活動(dòng),在教學(xué)過程中,教師給學(xué)生提出挑戰(zhàn)任務(wù),學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)作品,再通過新學(xué)的知識(shí),加以修改和設(shè)計(jì)。
結(jié)合編程課堂學(xué)習(xí)的目標(biāo)和設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的特征來看,將設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)應(yīng)用于編程活動(dòng)是可行的。因?yàn)樵O(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)具有開放性、協(xié)作性和迭代性,將其融入到編程學(xué)習(xí)過程中,可以激發(fā)兒童的好奇心和主動(dòng)性,啟發(fā)兒童創(chuàng)造出具有新異性和獨(dú)特性的作品。具體來說,首先,設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)是開放性的,學(xué)生可根據(jù)自己的經(jīng)歷和能力去探索解決問題的方式。其次,設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)協(xié)作性。在作品設(shè)計(jì)過程中,學(xué)習(xí)者彼此分享創(chuàng)意和對(duì)作品的看法,大家從不同角度去理解和嘗試解決問題,從而碰撞出獨(dú)特的問題解決辦法。最后,設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)迭代性。在任務(wù)完成之后,通常要進(jìn)行評(píng)價(jià)修改,這與編程學(xué)習(xí)的特征不謀而合,學(xué)生在一次次試錯(cuò)中修正編程口令,提出新的想法。因此,基于設(shè)計(jì)的編程活動(dòng)不僅能使學(xué)生對(duì)編程知識(shí)有更深入地了解和掌握,也能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣和創(chuàng)造力。
三、設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)在中小學(xué)編程活動(dòng)中的應(yīng)用
許多研究者基于設(shè)計(jì)思維進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐并提煉出了設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的相關(guān)模型,其中在教學(xué)場(chǎng)景中應(yīng)用較廣泛的有逆向思維模型和科學(xué)探究式學(xué)習(xí)循環(huán)模型。
(1)逆向思維模型
逆向思維模型由加州理工大學(xué)尼爾森教授提出。該模型基于布盧姆教學(xué)目標(biāo)分類體系,強(qiáng)調(diào)真正的學(xué)習(xí)目標(biāo)不是單純地記憶和理解,而是能夠使學(xué)生擁有分析問題、綜合解決問題的能力。它主張從問題出發(fā),由學(xué)生動(dòng)手嘗試。在學(xué)生初步制作完成后教師給予及時(shí)的指導(dǎo),這時(shí)學(xué)生渴望了解更多信息,從而利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解。總之,該模型鼓勵(lì)學(xué)生積極思考,運(yùn)用自己獨(dú)特的方法處理問題,但關(guān)于學(xué)生間如何協(xié)作未充分體現(xiàn)。
(2)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)循環(huán)模型
科學(xué)探究式學(xué)習(xí)循環(huán)模型由佐治亞理工學(xué)院的克洛德納提出,主要為科學(xué)學(xué)習(xí)而開發(fā)。該模型主要可分為兩大部分:“設(shè)計(jì)”部分和“調(diào)查探索”部分。一部分偏向?qū)嵺`層面,強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過檢索資料建立自己的假設(shè),在學(xué)中做;另一部分強(qiáng)調(diào)認(rèn)知層面,去進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在探究和調(diào)查中學(xué)。學(xué)生在這兩個(gè)過程中不斷重復(fù),直到順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)。該模型對(duì)教學(xué)步驟做了詳盡的描述,但其強(qiáng)調(diào)的調(diào)查探索部分對(duì)于編程教學(xué)活動(dòng)不太適用。
根據(jù)設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模型和編程教學(xué)的特點(diǎn),我們?cè)O(shè)計(jì)出了如下模型:
1.確定目標(biāo):教師給定設(shè)計(jì)主題
2.設(shè)計(jì)創(chuàng)作:學(xué)生根據(jù)理解進(jìn)行創(chuàng)作
3.分享講解:學(xué)生進(jìn)行作品分享,老師進(jìn)行指導(dǎo)
4.討論想法:學(xué)生針對(duì)老師的反饋進(jìn)行討論
5.迭代作品:學(xué)生對(duì)作品進(jìn)行補(bǔ)充、修改
6.再次分享作品:改進(jìn)作品后再次展示作品
7.評(píng)價(jià)總結(jié):教師對(duì)作品內(nèi)容和學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行整體評(píng)價(jià)
四、基于設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的編程課程教學(xué)案例分享
該案例的學(xué)生主要為小學(xué)1-3年級(jí)的兒童。在開展具體的編程課程時(shí),教師借助故事講解引入編程知識(shí),學(xué)生通過小組合作完成知識(shí)的學(xué)習(xí)和故事創(chuàng)作,并運(yùn)用編程知識(shí)填寫故事答案。在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生不斷修正認(rèn)知,發(fā)揮創(chuàng)意,豐富自己的作品(下圖為作品展示)。大家的作品不僅運(yùn)用到了編程知識(shí),并且故事格外生動(dòng)和有趣??梢?,設(shè)計(jì)型教學(xué)方式讓大家充分展示自己的創(chuàng)意想法,組內(nèi)同學(xué)各自發(fā)揮長處,迭代效果顯著。
隨著信息化時(shí)代的發(fā)展,創(chuàng)新型科技人才的需求越來越多?;谠O(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)的編程教學(xué)具備開放、協(xié)作、迭代等特點(diǎn),嘗試將更多的自主權(quán)交給學(xué)生,增添了學(xué)習(xí)的趣味性,讓學(xué)生從設(shè)計(jì)編程游戲開始,了解編程,喜歡編程,使用編程實(shí)現(xiàn)更多創(chuàng)意想法。