黃嬌應 (福建省龍巖市實驗小學 364000)

在計算思維導向下的小學生編程教學以培養(yǎng)計算思維為目標,旨在培養(yǎng)學生掌握解決一類問題的方法和技術。實施項目式、學科融合、合作學習與互動實踐、激發(fā)思辨與創(chuàng)新編程等多元化編程教學策略,可以有效促進小學生計算思維、創(chuàng)造力和實踐能力發(fā)展,培養(yǎng)解決問題的創(chuàng)新思維、合作精神、自主學習能力等綜合素養(yǎng)。

一、實施項目式編程教學策略, 增強學生解決實際問題計算思維

項目式編程教學策略是讓學生在完成具體項目的過程中,體驗項目規(guī)劃、項目實施與項目評價等計算思維,理解編程在解決實際問題中的重要性和應用價值,進一步提高編程技能。以“制作一個交通信號燈控制系統(tǒng)”為例,說明項目式編程教學策略實施步驟達成的解決實際問題的計算思維。

1.設計有挑戰(zhàn)性的項目

可以為學生設計有一定難度和挑戰(zhàn)性的項目,要涉及實際問題或應用場景,設計項目內(nèi)容時,要確保項目與學生的年齡和能力水平相匹配。如“一個交通信號燈控制系統(tǒng)”項目式教學,教學對象為六年級學生,依據(jù)學生生活經(jīng)歷和認知能力,設計挑戰(zhàn)性項目——利用microbit開源硬件及其編程,設計一個交通信號燈模擬系統(tǒng),實現(xiàn)十字路口紅綠燈切換。

2.引導學生提出問題和思考解決方案

通過引導學生提出相關問題,讓他們思考可能的解決方案,激發(fā)學生好奇心和探索能力,幫助他們明確項目目標和需求。如紅燈綠燈持續(xù)的時間多長比較合理? 當直行路口亮綠燈時,對面的紅綠燈如何提示? 如何控制橫行路口為紅燈? 這些問題在程序上如何實現(xiàn),需要哪些條件判斷、邏輯關系?

3.引導分組合作

項目式教學需將學生分成小組,學生相互協(xié)作、分享思路和經(jīng)驗,合作解決問題,培養(yǎng)團隊合作和溝通能力。小組分工協(xié)作,一定要明確設計交通信號燈系統(tǒng)的結構、規(guī)格、外觀等,共同思考如何將設計的交通信號燈應用于實際,解決交通流量高峰等,達成小組協(xié)作創(chuàng)意物化的目標。

4.提供必要的指導和支持

鼓勵學生自主思考和解決問題,激發(fā)他們創(chuàng)造性思維和自主學習能力的同時,教師要提供必要的指導和支持,幫助學生理解項目要求、解決遇到的問題,讓學生順序完成項目。如在編寫程序,測試功能時,指導學生將系統(tǒng)控制程序分解成若干子程序(紅綠燈的狀態(tài)、倒計時、切換順序),小組分工編寫,項目負責人負責整合各子程序、調(diào)試主程序。提供場景材料支持各小組模擬不同交通狀況、仿真測試系統(tǒng)的運行結果。指導小組改進、完善、優(yōu)化子程序,嘗試增加一些額外功能,如聲音提示、特殊路況處置等,使系統(tǒng)更加完善和實用。

5.鼓勵創(chuàng)新和嘗試

鼓勵學生嘗試不同思路的解決方案,即使這些嘗試可能不成功,也能幫助他們從失敗中吸取教訓,并找到新的方法來解決問題。鼓勵學生展示和分享項目成果,演示交通信號燈模擬系統(tǒng)功能,交流項目設計和實施經(jīng)驗等,收集同學、老師對項目的評價,進一步完善項目成果。在項目實施中,學生學會提出創(chuàng)意和創(chuàng)新想法,發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,設計和實現(xiàn)獨特的解決方案,提升解決實際問題能力。

項目式編程教學策略,將主要促進以下兩種計算思維發(fā)展:一是解決實際問題水平。在項目實施過程中,學生需要掌握開源硬件功能及其編程工具,分析現(xiàn)實的交通信號燈切換規(guī)則,并將其轉(zhuǎn)化為可編程的算法,編寫信號燈切換控制程序,模擬交通信號燈控制系統(tǒng)。二是創(chuàng)造性思維。在項目實施過程中,學生根據(jù)實際交通流量調(diào)整信號燈切換時間,以優(yōu)化路況,還可以添加特殊功能,如在節(jié)假日根據(jù)不同時間段,設置不同的信號燈模式等。

二、實施學科融合編程教學策略, 培養(yǎng)學生跨學科與知識遷移的計算思維

學科融合編程教學是將編程與其他學科結合起來,通過跨學科的教學方法引導學生學習編程技能解決實際問題,激發(fā)學生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維。在培養(yǎng)學生跨學科與知識遷移思維中,進一步提升問題解決能力和綜合思考的計算思維。

實施學科融合編程教學策略,從學科需求、設計編程任務、整合資源、引導跨學科思考四方面入手:一是了解學科需求。深入了解學科課程學習目標,與學科教師合作。確定如何將編程與學科內(nèi)容融合,共同制訂合適的教學方案。以“數(shù)學與編程融合”為例,在繪制幾何圖形編程活動中,學習使用編程語言和編程工具繪制各種幾何形狀,同時引導學生探索形狀的各種屬性和特征。二是針對學科內(nèi)容設計編程任務。根據(jù)學科學習目標,設計與學科相關的編程任務,讓學生通過編程解決學科問題或應用學科知識。如在數(shù)學課程中,可以讓學生設計數(shù)學游戲或模擬數(shù)學問題。三是整合學科資料和資源。收集并整合學科相關資料、案例和應用實例,并提供給學生,引導學生探索、應用和擴展學科知識。四是引導學生進行跨學科思考,讓不同學科專長的學生合作,共同開展跨學科項目。例如,數(shù)學專長學生和編程專長學生合作,可以進行數(shù)據(jù)分析和可視化項目;藝術專長學生和編程專長學生合作,可以進行游戲開發(fā)等。通過學科融合的編程活動,培養(yǎng)學生將編程應用于學科問題的能力,并在不同學科間進行知識和技能遷移,進而促進學生從多個學科角度綜合思考和解決問題能力。

三、實施合作學習和互動實踐編程教學策略,提升學生團隊協(xié)作解決問題的思維能力

合作學習和互動實踐編程教學策略是鼓勵學生進行合作學習,組建小組,共同解決編程問題或開發(fā)項目。通過合作與互動,學生可以相互激發(fā)思維火花,共同解決問題,培養(yǎng)小組合作和溝通能力。在編程教育中,合作學習和互動實踐是非常重要的教學策略,能夠激發(fā)學生學習興趣、培養(yǎng)小組合作和溝通能力,提高學習效果。

實施合作學習和互動實踐編程教學策略步驟如下:

1.根據(jù)主題形成小組項目

引導學生形成小組,先分工完成編程子項目再將子項目合成完整的項目,共同解決編程問題。如“控制機器人舞蹈”編程項目,需要將舞蹈動作分成幾個模塊進行編程構思與設計,小組組員分工對各模塊進行編程程序,再整合成一個完整舞蹈系統(tǒng)程序,在測試過程中進行互動實踐和反饋,改進機器人的舞蹈表演。

2.組織互動討論和分享活動

通過課堂討論、在線論壇等方式開展互動討論和分享活動,讓學生積極參與互動,從互動中提高學習有效性。

3.開展交流展示活動

組織學生進行編程作品的展示和交流活動。學生可以展示自己的項目、分享編程經(jīng)驗和見解等,促進學生之間交流和合作,激發(fā)他們學習興趣和創(chuàng)造力。合作學習和互動實踐編程教學策略,側(cè)重培養(yǎng)學生的計算思維能力。一是學生在合作中相互學習和支持,增強團隊合作能力。二是學生在合作中共同思考和實施解決方案,有效溝通與協(xié)商,提升問題解決與協(xié)作能力。三是學生通過實踐和反饋的迭代過程來改進編程方案,培養(yǎng)問題解決和持續(xù)學習的能力。

四、實施激發(fā)思辨和創(chuàng)新編程教學策略, 培養(yǎng)學生批判思維與創(chuàng)新思維

激發(fā)思辨和創(chuàng)新的編程教學策略是鼓勵學生思考問題的多種解決方法,鼓勵他們挑戰(zhàn)自己的思維。通過培養(yǎng)學生思辨和創(chuàng)新能力,激發(fā)他們想象力和批判性思維,幫助學生發(fā)展批判性思維、創(chuàng)造力和問題解決能力。

1.提出開放性問題

教師提出沒有明確答案的開放性問題。如“設計和開發(fā)一個智能機器人”案例中提出“你認為什么是智能機器人?”“智能機器人有什么特點?”“你認為有感覺功能的機器人就是智能機器人嗎?”等問題,引導學生進行討論和互動,鼓勵學生提出自己的見解、提供多種解決方法,從他們思考問題的不同角度,培養(yǎng)他們批判性思維。

2.應用項目導向?qū)W習

鼓勵學生通過實際項目來運用編程技巧和概念,讓學生參與創(chuàng)新項目。如“設計和開發(fā)一個智能機器人”項目中,提供一系列挑戰(zhàn)性任務:模擬環(huán)境中的搜索和救援、完成迷宮、進行目標導航等。應用任務激發(fā)學生思辨能力,促使他們設計創(chuàng)新方法和算法來解決問題。在項目中,鼓勵學生自主思考問題、提出解決方案,并激勵他們追求創(chuàng)新和改善。

3.鼓勵創(chuàng)新意識

給學生自由空間,鼓勵他們在編程中表達自己想法和創(chuàng)意,設計并實現(xiàn)自己想法。例如,創(chuàng)造新的游戲規(guī)則、設計獨特的界面等。通過創(chuàng)意編程,學生可以展現(xiàn)獨特創(chuàng)造力,并培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

4.鼓勵參與編程競賽和挑戰(zhàn)

鼓勵學生參與編程競賽和挑戰(zhàn),展示他們的編程技巧和創(chuàng)新能力。這些競賽和挑戰(zhàn),可以激發(fā)學生的競爭意識和創(chuàng)造力,推動他們不斷提升和創(chuàng)新。實施激發(fā)思辨和創(chuàng)新編程教學策略,學生主要可形成兩大計算思維習慣。一是批判性思維。學生通過探索和分析問題,評估不同解決方案的優(yōu)缺點,培養(yǎng)批判性思維能力。二是創(chuàng)新創(chuàng)造思維。學生要思考新穎的解決方案,在編程領域中展現(xiàn)獨立思考和創(chuàng)新靈感。

在小學生編程教育教學中,綜合應用項目式、學科融合、合作學習與互動實踐、激發(fā)思辨與創(chuàng)新編程等多元化實施策略,提供多樣的編程活動,強調(diào)編程思維的實際應用,鼓勵創(chuàng)造和合作,提供適當?shù)奶魬?zhàn)等形式,滿足不同層次學生需求和興趣。訓練學生計算思維和編程能力。