孫怡然

摘要：在人工智能時(shí)代，兒童編程教育是培養(yǎng)兒童數(shù)字技能、計(jì)算思維的重要方式，但是從當(dāng)前開展編程教育的研究現(xiàn)狀看，針對(duì)小學(xué)低段學(xué)生編程課程方面的研究較少，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。本研究基于兒童對(duì)編程學(xué)習(xí)的接受程度，以某編程工具為載體，將故事融入項(xiàng)目式編程學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)中，利用講故事的方式構(gòu)建一個(gè)適用于編程學(xué)習(xí)的情境，將故事和編程學(xué)習(xí)相融合，在完成構(gòu)建故事情境的過(guò)程中培養(yǎng)兒童的編程興趣和基本的計(jì)算思維。

關(guān)鍵詞：故事教學(xué)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；兒童編程；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2023）09-0091-04

課程設(shè)計(jì)背景

面向人工智能時(shí)代，兒童編程教育作為培養(yǎng)兒童數(shù)字技能、計(jì)算思維的重要方式，成為教育改革與深耕的發(fā)力點(diǎn)。[1]各國(guó)紛紛制定政策加速兒童編程教育發(fā)展：美國(guó)計(jì)劃十年普及中小學(xué)編程教育；英國(guó)政府規(guī)定5～16歲兒童學(xué)習(xí)編程;2017年我國(guó)出臺(tái)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，指出在中小學(xué)設(shè)置人工智能的相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。[2]《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出學(xué)生具備解決問(wèn)題的能力，發(fā)展計(jì)算思維，能采用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問(wèn)題，分析問(wèn)題，組織數(shù)據(jù)制訂問(wèn)題解決方案，并對(duì)其進(jìn)行反思和優(yōu)化。

然而，當(dāng)下兒童編程課程設(shè)計(jì)多沿用成人編程課程設(shè)計(jì)思路，重技能輕能力，重知識(shí)傳授輕方法引導(dǎo)，對(duì)兒童學(xué)習(xí)編程的方法研究較少，適合兒童學(xué)習(xí)編程的課程品質(zhì)有待提高。兒童編程行業(yè)報(bào)告顯示，兒童編程行業(yè)目前存在許多共性問(wèn)題，其中包括師資力量不足、課程內(nèi)容同質(zhì)化嚴(yán)重、平臺(tái)以及服務(wù)不完善等。編程教育不僅僅需要新技術(shù)的加持，更需要通過(guò)課程來(lái)賦予新技術(shù)的教育意義。因此，從我國(guó)兒童編程教育現(xiàn)狀來(lái)看，如何有效應(yīng)用新技術(shù)提升兒童學(xué)習(xí)編程的興趣，培養(yǎng)兒童計(jì)算思維能力是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

課程設(shè)計(jì)

1.課程設(shè)計(jì)原則

（1）教育內(nèi)容科學(xué)性，教學(xué)過(guò)程故事性

考慮到小學(xué)低年級(jí)學(xué)生抽象邏輯思維尚未發(fā)展，知識(shí)經(jīng)驗(yàn)比較少，具體形象思維占優(yōu)勢(shì)，在進(jìn)行課程內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將硬件模塊搭建與編程知識(shí)學(xué)習(xí)相結(jié)合，找出抽象的編程概念在生活中的原型，教師通過(guò)編寫故事模擬實(shí)際生活中的場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用編程解決現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。課程內(nèi)容設(shè)計(jì)既關(guān)注知識(shí)學(xué)習(xí)的螺旋上升，又關(guān)注學(xué)生思維能力的發(fā)展。學(xué)生拼搭模塊創(chuàng)建故事場(chǎng)景，設(shè)計(jì)機(jī)器人角色，編程驅(qū)動(dòng)角色表演，教師帶領(lǐng)學(xué)生配合機(jī)器人角色將程序“演”出來(lái)，將語(yǔ)句“講”出來(lái)，將隱性思維變化顯性化，幫助學(xué)生增強(qiáng)邏輯思維能力。

（2）教學(xué)方法項(xiàng)目式

本課程采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心，學(xué)生根據(jù)故事情境指向現(xiàn)實(shí)世界的任務(wù)和問(wèn)題，通過(guò)自主探究、小組合作等方式來(lái)完成學(xué)習(xí)，教師為學(xué)生提供一定的學(xué)習(xí)支撐和引導(dǎo)，最終的項(xiàng)目成果為學(xué)生與機(jī)器人共同表演的實(shí)景故事。通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生較容易進(jìn)行編程學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（3）教育觀念創(chuàng)新性、社會(huì)性

本課程主要是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、動(dòng)手動(dòng)腦的能力，社會(huì)責(zé)任感、時(shí)代使命感，以及勇于實(shí)踐和創(chuàng)新的精神，促進(jìn)少年兒童全面發(fā)展、健康成長(zhǎng)。本文中兒童編程故事的主題源于社會(huì)熱點(diǎn)和兒童感興趣的身邊事，倡導(dǎo)“用編程學(xué)”而非“學(xué)編程”，用編程模擬解決生活問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題，并以兒童編程學(xué)習(xí)過(guò)程中思維能力的轉(zhuǎn)變與提升為目標(biāo)，聚焦于編程教育過(guò)程中兒童問(wèn)題思維、計(jì)算思維、批判思維、合作思維和創(chuàng)新思維。

2.課程目標(biāo)

根據(jù)小學(xué)低段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)和美國(guó)麻省理工學(xué)院終身幼兒園研究小組在多年研究基礎(chǔ)上提出的計(jì)算機(jī)思維三維框架[3]，筆者確定了本課程的目標(biāo)，具體如下。

（1）知識(shí)與技能目標(biāo)：掌握計(jì)算概念

計(jì)算概念是指基本的計(jì)算機(jī)科學(xué)概念。學(xué)生掌握在某一編程軟件中使用順序、循環(huán)、并行、事件、條件、運(yùn)算符、數(shù)據(jù)等計(jì)算概念，會(huì)應(yīng)用某編程工具中的電子元器件并驅(qū)動(dòng)硬件。

（2）過(guò)程與方法目標(biāo)：應(yīng)用計(jì)算實(shí)踐

計(jì)算實(shí)踐關(guān)注的是學(xué)生完成任務(wù)、解決問(wèn)題方面，學(xué)生利用編程工具創(chuàng)建互動(dòng)媒體的學(xué)習(xí)過(guò)程和問(wèn)題解決策略。學(xué)生可以綜合應(yīng)用遞增和重復(fù)、測(cè)試和調(diào)試、再利用和再創(chuàng)作，以及模塊化策略，具體如表1所示。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：計(jì)算觀念

計(jì)算觀念是設(shè)計(jì)者在使用軟件平臺(tái)創(chuàng)建互動(dòng)媒體過(guò)程中，不斷形成的對(duì)自己與他人關(guān)系以及他們周圍世界的理解。[4]教師主要通過(guò)穿插故事線，引導(dǎo)學(xué)生以角色代入的方式在編程世界里感受并理解自己與他人、環(huán)境、自然、社會(huì)的關(guān)系，從而培養(yǎng)學(xué)生健康人格和塑造學(xué)生思維習(xí)慣。

3.課程內(nèi)容

本課程的設(shè)計(jì)首先依據(jù)基本計(jì)算概念和某編程機(jī)器人硬件模塊列出課程的知識(shí)點(diǎn)，其次根據(jù)社會(huì)熱點(diǎn)和學(xué)生感興趣的身邊事進(jìn)行故事情境設(shè)計(jì)，最后依據(jù)故事和知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)。本研究選取的故事主題是社會(huì)熱點(diǎn)話題“生態(tài)環(huán)?！?，教師講述學(xué)生想象中的開心農(nóng)場(chǎng)故事，根據(jù)計(jì)算概念找出開心農(nóng)場(chǎng)中的原型并生成任務(wù)，在故事編演過(guò)程中自然地將所有的任務(wù)貫穿起來(lái)，在進(jìn)行每節(jié)課的內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)都硬件模塊搭建與編程知識(shí)學(xué)習(xí)相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。最終，學(xué)生通過(guò)每一節(jié)課的任務(wù)積累共同創(chuàng)作完成“開心農(nóng)場(chǎng)”故事的每一幕。“開心農(nóng)場(chǎng)”課程內(nèi)容大綱如下頁(yè)表2所示。

4.課程評(píng)價(jià)

通過(guò)學(xué)習(xí)編程，可以提升學(xué)生高效解決問(wèn)題的思維方式，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力，還可以增強(qiáng)兒童的自信心、耐心和專注力，最終提升學(xué)生解決真實(shí)問(wèn)題的能力。[5]這些能力的評(píng)價(jià)很難通過(guò)傳統(tǒng)的診斷性評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的形成性評(píng)價(jià)就顯得尤為重要。本研究采用作品取樣系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，作品取樣系統(tǒng)包括課堂觀察發(fā)展檢核表、作品集和綜合報(bào)告。

（1）過(guò)程性評(píng)價(jià)

通過(guò)課堂觀察發(fā)展檢核表對(duì)學(xué)生一學(xué)期課程的觀察記錄可知，學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性人格從尚未發(fā)展達(dá)到了發(fā)展中，其中在創(chuàng)造性思維上，注意力、思維流暢性、思維獨(dú)特性達(dá)到熟練程度；在創(chuàng)造性人格上，好奇心、想象力、表達(dá)力和溝通力達(dá)到熟練程度。

（2）總結(jié)性評(píng)價(jià)

總結(jié)性評(píng)價(jià)分為科學(xué)知識(shí)與技術(shù)的應(yīng)用、空間能力、計(jì)算思維三個(gè)維度。根據(jù)這三個(gè)維度評(píng)價(jià)量規(guī)，本課程學(xué)生學(xué)習(xí)效果達(dá)成度分別為非常符合期望、比較符合期望、不符合期望?？偨Y(jié)性評(píng)價(jià)主要通過(guò)觀察學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題、搭建積木、與同伴互動(dòng)與探索時(shí)所展現(xiàn)的所知所能，分析作品集及記錄和評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)、技巧和行為的觀察日記，以及最后的情景劇“開心農(nóng)場(chǎng)”人機(jī)協(xié)同表演進(jìn)行。

通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)，從整體完成度來(lái)看，學(xué)生可以應(yīng)用科學(xué)知識(shí)與技術(shù)，通過(guò)搭建積木硬件提高空間能力，在遇到困難時(shí)，可以像程序員一樣去進(jìn)行問(wèn)題分解、綜合、調(diào)試，具有一定的計(jì)算思維，學(xué)生學(xué)習(xí)效果比較符合期望。同時(shí)，學(xué)生的注意力、想象力、表達(dá)能力和創(chuàng)造性思維也有所提升。

結(jié)語(yǔ)

本研究進(jìn)行了為期兩年的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并將過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合開展了課程評(píng)價(jià)。研究表明，基于故事的項(xiàng)目式兒童編程課程具有可行性和有效性。在編程課程設(shè)計(jì)中采用基于故事的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，解決了兒童“如何學(xué)”的問(wèn)題，即能夠讓兒童主動(dòng)學(xué)和喜歡學(xué)編程。通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，兒童帶著任務(wù)主動(dòng)學(xué)習(xí)，每個(gè)任務(wù)以新內(nèi)容疊加舊知識(shí)“滾雪球”的形式，降低兒童學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言的難度，兒童通過(guò)想要搭建的機(jī)器人動(dòng)起來(lái)而主動(dòng)學(xué)習(xí)較難理解的編程語(yǔ)言，在一定程度上提高了學(xué)習(xí)效率。基于故事的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)具有一定的創(chuàng)新性，激發(fā)了兒童學(xué)習(xí)編程的興趣。此課程有助于兒童掌握編程基本知識(shí)，初步培養(yǎng)了兒童的計(jì)算思維能力，增強(qiáng)了其社會(huì)責(zé)任感。

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