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基于PBL的小學(xué)編程實踐活動設(shè)計與實施

2024-01-03 02:52:56嚴(yán)藝鳳
文理導(dǎo)航 2024年3期

嚴(yán)藝鳳

【摘? 要】在“培養(yǎng)未來科技創(chuàng)新人才”的大背景下,編程教育越來越重要。本文闡述編程教育的重要性及編程教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)編程思維、計算思維、創(chuàng)新思維以提高解決生活中實際問題的能力。為更有效達(dá)成編程教育的最終目的,提出基于PBL的小學(xué)編程實踐活動模式,最后以《安全出行——升級紅綠燈》案例設(shè)計供參考。

【關(guān)鍵詞】PBL;編程思維;編程實踐活動

一、編程教育的重要性及目標(biāo)

我國在“培養(yǎng)未來科技創(chuàng)新人才”的大背景下,陸續(xù)發(fā)布了一系列與編程教育相關(guān)的政策。2022年4月,教育部印發(fā)《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》其中包含了信息科技課程標(biāo)準(zhǔn),信息科技課程正式納入義務(wù)教育!課程明確了要培養(yǎng)學(xué)生“信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任”這四方面核心素養(yǎng),并指出了計算思維的意義:具備計算思維的學(xué)生能對問題進(jìn)行抽象、分解、建模,并通過設(shè)計算法形成解決方案;能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程,反思、優(yōu)化解決問題的方案,并將其遷移運用于解決其他問題。在教育政策有力引導(dǎo)下,編程教育的重要性不言而喻。

ChatGPT橫空出世,人們可以運用自然語言指揮機(jī)器完成許多任務(wù),甚至是編寫程序??梢?,編程教育的目的絕不是教學(xué)生掌握一種編程語言。編程教育的最終目的是以學(xué)編程的方式培養(yǎng)學(xué)生編程思維、計算思維、創(chuàng)新思維,提高解決生活中實際問題的能力。

二、構(gòu)建基于PBL的小學(xué)編程活動模式

PBL(Project-Based Learning)項目式學(xué)習(xí)是以解決學(xué)生在學(xué)習(xí)生活中存在的問題為出發(fā)點,引導(dǎo)學(xué)習(xí)綜合運用自己已有知識并學(xué)習(xí)應(yīng)用新知識,小組合作,共同分析問題、解決問題,最終完成任務(wù)項目的學(xué)習(xí)過程。項目式學(xué)習(xí)實際是一個等待學(xué)生解決問題的過程,讓學(xué)生更好地完成這件事必須讓他們?nèi)ニ伎家粋€非常關(guān)健的問題——哪些知識可以幫助解決這個問題?知識背后的邏輯和通理是什么?

在項目式學(xué)習(xí)的實施過程中需要注意項目的選擇和優(yōu)化設(shè)計問題。首先,項目源于真實的實際問題,問題的設(shè)計要能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲且問題的設(shè)計應(yīng)該符合學(xué)生學(xué)情、難易適中,具有一定的挑戰(zhàn)性和延展性。其次,注重項目背后的整體建構(gòu)。一個質(zhì)量比較高的項目,會有助于學(xué)生整體的建構(gòu)、整體的創(chuàng)造。讓學(xué)生在這些方面有整體的理解,同時生成關(guān)于這些方面的核心素養(yǎng)。最后,展示評價與總結(jié)反思。每解決一個問題都要進(jìn)行展示和評價。

用PBL教學(xué)方法實施小學(xué)編程教學(xué),將更有效地達(dá)成小學(xué)編程教育培養(yǎng)未來科技創(chuàng)新人才的最終目的。因此,筆者提出基于PBL項目式學(xué)習(xí)方式開展小學(xué)編程實踐活動,以項目為核心,圍繞真實問題創(chuàng)設(shè)情境,學(xué)生小組合作,分析問題、設(shè)計方案、建立模型、編寫代碼、模型迭代、分享與評價的編程實踐活動流程,如圖所示。

(一)選定項目,創(chuàng)設(shè)真實問題情境

在PBL中,項目的選擇是關(guān)鍵。在真實生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,結(jié)合學(xué)生的學(xué)情以及課程特點確定相應(yīng)的項目。教師應(yīng)充分考慮到項目的難易程度適中,項目內(nèi)容的豐富與延展性以利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新思維,以及現(xiàn)有學(xué)校環(huán)境、提供的硬件條件、師生能力水平,實事求是地結(jié)合實際選擇相應(yīng)的項目,在課堂實施中以真實的問題情境導(dǎo)入,激發(fā)學(xué)生主動性學(xué)習(xí)探究,實現(xiàn)有效的項目式學(xué)習(xí)。

(一)分析問題,新課知識講解

師生共同分析問題,分解任務(wù),將一個項目式的大問題分解成多個子任務(wù)并清晰各個子任務(wù)的目標(biāo)及要求。將抽象的情境問題提煉出本質(zhì),分解成多個子任務(wù)并建立相應(yīng)的模型,構(gòu)建出完成任務(wù)的流程及呈現(xiàn)完成任務(wù)相應(yīng)的新知識點,幫助學(xué)生將抽象的情境內(nèi)容與邏輯流程及相應(yīng)的知識點建立聯(lián)系。同時也讓學(xué)生清晰地感受到學(xué)有所用,用所學(xué)知識解決現(xiàn)實問題的成就與自豪感。

(二)小組合作、解決問題

學(xué)生明確了要解決的問題,并且明確了解決問題的邏輯流程及掌握相應(yīng)的知識能力。學(xué)生可結(jié)合自己已有的知識水平,進(jìn)行相應(yīng)的知識遷移結(jié)合新的知識運用,設(shè)計一個符合自己水平的解決問題的方案。項目任務(wù)通常是綜合性的,分解成小任務(wù)時,就可以有分層設(shè)計,全部完成的為優(yōu)秀,完成一定程度的為良好,會用當(dāng)堂課中的新知識點完成其中個別小任務(wù)的就為合格。小組探討確定相應(yīng)的等級目標(biāo)、制訂相應(yīng)的方案,建立相應(yīng)的模型、編寫代碼,不斷地修改完善、迭代模型、完成任務(wù)。教師完成新知識講解并為學(xué)生提供輔助資源,鼓勵學(xué)生勇敢嘗試,且不斷巡視指導(dǎo),確保課堂教學(xué)有序有效開展。

(三)作品分享與評價

完成作品后,各小組首先展示自己的編程作品,并匯報作品制作的思路、設(shè)計的方案、提出作品拓展及升級的方向目標(biāo)以及分享制作作品過程中遇到的問題及解決的方法,互相交流經(jīng)驗。

各小級匯報分享后,師生共同評價。主要由學(xué)生自我評價、學(xué)生間互相評價、教師進(jìn)行補(bǔ)充評價、增值評價及課堂總結(jié)評價。多元的評價幫助學(xué)生更客觀地認(rèn)識自己的課堂收獲,對于優(yōu)秀之處給予肯定和鼓勵,增強(qiáng)學(xué)生的自信心;對完善作品的方法及創(chuàng)意提出建議幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)可拓展的方向,完善升級作品;多元的評價也幫助教師對課堂活動進(jìn)行反思,對項目的方案設(shè)計等及時做相應(yīng)的調(diào)整。

三、教學(xué)案例的設(shè)計與分析

本課選自學(xué)校校本課程“智能城市”積木編程課程第5課“紅綠燈”。通過前面的學(xué)習(xí),學(xué)生初步了解了編程中的順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的指令,結(jié)合偵測指令也感受了程序中分支結(jié)構(gòu)指令,也接觸了外接硬件設(shè)備,利用程序成功控制小燈亮起來。本課的目標(biāo)是學(xué)生綜合運用所學(xué)的知識,用指令完成基本紅綠燈功能外多賦予多個功能,以解決現(xiàn)實十字路口出現(xiàn)的多種情況,提高紅綠燈口的安全指數(shù)。整個學(xué)習(xí)過程旨在培養(yǎng)學(xué)生對真實問題進(jìn)行抽象、建模,運用編程中順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)完成相應(yīng)作品;同時學(xué)會與同伴正確的交流與合作,體會合作、分享、創(chuàng)作的快樂;最后也讓學(xué)生感受到生命可貴,珍惜尊重生命。

(一)項目選定

融合安全教育,結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)知識及學(xué)校的校本教材提供的學(xué)習(xí)器材,圍繞現(xiàn)實生活中紅綠燈路口可能發(fā)生的情況,選定了此項目?,F(xiàn)實生活中的紅綠燈路口存在有人故意闖紅燈;也存在一些路口紅綠燈時間設(shè)置不科學(xué);還有人天生對顏色不敏感,分辨不出紅綠燈。可見,生活中的紅綠燈路口還是存在諸多安全隱患。學(xué)生能用所學(xué)的知識,聚焦相應(yīng)的問題,升級改版紅綠燈程序模塊,讓出行更安全嗎?由真實的情境發(fā)現(xiàn)了紅綠燈路口存在安全隱患的問題,提出如何改版紅綠燈以提高過馬路的安全指數(shù)呢?從發(fā)現(xiàn)問題、提出問題引導(dǎo)學(xué)生分析相應(yīng)問題及解決問題。

(二)分析問題,新課知識講解

針對紅綠燈路口出現(xiàn)的情況,我們有什么方法改進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生討論并設(shè)計方案。比如:當(dāng)紅燈亮?xí)r,能偵測到闖紅燈并給予警示,用其他方式幫助對顏色不敏感的人群安全過馬路,至于時間的調(diào)整最好還能根據(jù)特定需要延長或縮短(例如學(xué)校附近紅綠燈 在上學(xué)放學(xué)高峰期延長過馬路的綠燈時間,在夜晚人少時縮短過馬路的綠燈時間)。這里教師給予一定的知識及技術(shù)支持,如偵測闖紅燈者,應(yīng)該是在紅綠亮期間不間斷地持續(xù)偵測而不是只偵測一次,這就需要用到循環(huán)結(jié)構(gòu),循環(huán)的次數(shù)所用的時間剛好是紅燈持續(xù)的時間,才能達(dá)到紅燈期間不停偵測是否有人闖紅燈的情況。對于顏色不敏感的人,可以使用聲音提醒,筆者就需要聲音傳感器,并演示添加新的傳感器。至于調(diào)整時間,教師給予了一份時間段與人流量的數(shù)據(jù)供學(xué)生參考。最后,教師明確任務(wù)要求,見下表。

(三)小組合作、解決問題

分析完問題后,由各小組根據(jù)自身的情況,選定相應(yīng)的任務(wù)等級及制訂相應(yīng)的方案。然后學(xué)生根據(jù)小組制訂的目標(biāo)及方案,梳理流程,建立模型,然后編寫代碼、模擬演示。這個過程不斷迭代小組的模型,完善小組的作品。根據(jù)實際情況,可以不斷迭代完成更高級別的任務(wù)。

(四)作品分享與評價

各小組帶著小組方案及搭建的模型,輪流上臺匯報。組員分工匯報,從小組設(shè)計的項目方案、繪制的流程圖、小組合作中出現(xiàn)的趣事、最后演示模型展示小組完成的項目效果。其他小組認(rèn)真傾聽,并給予相應(yīng)的評價及課后多余的時間可以再改進(jìn)的建議。教師也給予補(bǔ)充評價,更多地從學(xué)生在活動中的表現(xiàn)是否積極主動、團(tuán)隊合作中是否和諧融洽這些方面,做增值評價上給予學(xué)生肯定鼓勵及引導(dǎo)學(xué)生提升自己的方向。這個環(huán)節(jié)中,學(xué)生通過自評、他評、師評進(jìn)一步清晰本節(jié)課的收獲及明確課后可優(yōu)化方案的方向。通過模擬演示也讓學(xué)生有種成功的體驗感。

(五)課堂小結(jié)

教師肯定學(xué)生的想法且肯定學(xué)生綜合運用所學(xué)解決身邊問題的想法及能力。同時,教師也展示其他地方、其他國家由更專業(yè)的工程師們設(shè)計的升級版紅綠燈使用的場景??隙▽W(xué)生的創(chuàng)意想法,也讓學(xué)生感受科技服務(wù)生活的便利。

四、結(jié)束語

從真實生活情境中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,選定項目,能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將項目式分析問題、分解任務(wù)、解決問題的模式,融入編程解決問題形成分析問題、分解任務(wù)、小組活動、設(shè)計方案、建立模型、編寫代碼、迭代模型、完成任務(wù)的模式。在這個過程中也有效鍛煉了學(xué)生的編程思維、計算思維與創(chuàng)新思維。因此運用PBL的模式開展小學(xué)編程教育教學(xué)活動,恰當(dāng)且有效。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]奚寧.基于 Scratch 的中小學(xué)編程課程實踐探究[D].石家莊:河北師范大學(xué),2018.

[4]張嬌.初中信息技術(shù)課程項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計與實踐研究[D].西安:陜西師范大學(xué),2019.

(基金項目:本文系2022年度漳州市電化教育館教育信息技術(shù)研究“基于PBL的小學(xué)編程實踐活動實施策略研究”課題成果,立項批準(zhǔn)號: ZXK202228)

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