伍曉珊

信息時代編程教育越來越受重視，人人會編程是時代的趨勢，通過編程教學(xué)進行計算思維能力的培養(yǎng)更是信息時代教育的重任之一。以初中諾寶機器人與VB編程教學(xué)為支撐，經(jīng)過反復(fù)教學(xué)實踐，筆者總結(jié)出了編程教學(xué)課程時常出現(xiàn)的問題，并提出了五個解決問題的教學(xué)策略。

一、計算思維概述

（一）計算思維的定義

周以真教授在2006年提出“計算思維是一種運用計算機科學(xué)基本概念求解問題，設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的方式，涵蓋了計算機科學(xué)領(lǐng)域廣度的一系列思維工具”。計算思維是一種具體問題的解決過程，其核心概念包括了問題分析、抽象、算法與程序、概括與評估等。

（二）計算思維能力培養(yǎng)的重要性

信息科技課程目標(biāo)要圍繞核心素養(yǎng)開展，計算思維作為其中之一，其重要性不言而喻。教師在培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力時，存在未自覺性、小規(guī)模性和零散性的特點，甚至機械性地套上計算思維的外衣，不能達到預(yù)期效果。

二、初中編程課堂教學(xué)的計算思維培養(yǎng)現(xiàn)狀

通過文獻和問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前初中編程課堂教學(xué)的計算思維培養(yǎng)存在一定的問題，主要表現(xiàn)為初中編程教材的局限性、學(xué)生與教師的認識不足和編程內(nèi)容難度大，計算思維培養(yǎng)方式單一這三方面的問題。

（一）初中編程教材的局限性

初中的編程教學(xué)長期以Visual Basic上機實踐為主，Visual Basic是一種可視化的編程工具，主要以文本編輯的方式學(xué)習(xí)代碼，大部分學(xué)生覺得該編程工具較為枯燥，學(xué)習(xí)興趣不高。當(dāng)前，圖形化編程軟件應(yīng)運而生，初中的編程課堂除了傳統(tǒng)的VB編程外，引入圖形化編程軟件，但存在一定的地域差異。筆者所在的地區(qū)，諾寶機器人被引進了初中信息課堂。

諾寶機器人是一款圖形化和流程圖式的編程軟件，容易上手，完成流程圖編程后即可進入仿真界面運行腳本，查看效果。諾寶機器人課程相較于傳統(tǒng)的程序設(shè)計課堂更加有趣，是可視化編程與機器人教育的結(jié)合體，且課程具備較強的邏輯性和實踐性。

（二）學(xué)生與教師的認識不足

信息技術(shù)課程的課時較少，學(xué)生雖然喜歡“信息課”，但并不重視，舊知沒有鞏固，有銜接性的知識點無法及時消化，導(dǎo)致編程課堂的教學(xué)出現(xiàn)青黃不接的情況。初中生在中考的壓力下，主科的學(xué)習(xí)更受重視，甚至有孩子認為一周一次的信息課堂就是“一周一樂”。當(dāng)然，教師自身不能“自暴自棄”，面對如此情況，更加要堅定信念，豐富自己的課堂，提高編程課堂的教學(xué)效果，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識的樂趣，才能眼里有程序，心中有光芒。

（三）編程內(nèi)容難度大，計算思維培養(yǎng)方式單一

編程教學(xué)對于初中生而言存在一定的難度，計算思維作為信息技術(shù)四大核心素養(yǎng)之一，在初中的編程課堂本應(yīng)備受重視，而培養(yǎng)的方式卻沒能很好地體現(xiàn)出來。計算思維能力就是培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力，但很多初中編程教學(xué)更加重視知識本身的講解，不看重學(xué)生問題分析、梳理以及總結(jié)的過程，導(dǎo)致學(xué)生不愿意學(xué)，老師吃力，課堂效果不佳。

三、初中編程課堂計算思維培養(yǎng)策略

在編程課堂中培養(yǎng)初中生的計算思維能力，要引進貼合生活實際的問題情境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，置身于一定的問題情境中進行問題的分析、程序的設(shè)計、方法的評估，才能更好地讓學(xué)生在做中學(xué)，樂中學(xué)。

（一）問題情景化策略

好的開始是成功的一半，初中的編程教學(xué)有一定的難度，如果導(dǎo)入時能貼近學(xué)生的生活，以問題的形式導(dǎo)入，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的問題意識還能幫助學(xué)生厘清本課學(xué)習(xí)任務(wù)。

1.導(dǎo)入提問，引發(fā)思考

問題分析是計算思維能力培養(yǎng)中的首要環(huán)節(jié)，厘清學(xué)習(xí)任務(wù)，為解決問題奠定基礎(chǔ)?！吨谱髀暱?zé)簟芬徽n，目標(biāo)是用聲音來控制燈，具體如何用聲音來控制燈，需要我們創(chuàng)造情境，幫學(xué)生明確任務(wù)。教師可以進行實物展示，提問聲音是如何操控?zé)舻?，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，聲音可以讓燈實現(xiàn)一次開和一次關(guān)的效果。當(dāng)然老師也可以采用小游戲的方式，直接利用教室里的燈，讓學(xué)生鼓掌來實現(xiàn)一次開和一次關(guān)，在游戲中學(xué)生也能明確任務(wù)。方式很多，但目的便是清晰明了地向?qū)W生展示任務(wù)，更有利于學(xué)生直接進入問題的分析。

2.情境創(chuàng)設(shè)，突破重難點

情境不僅適用于導(dǎo)入環(huán)節(jié)，在重點解析和難點突破環(huán)節(jié)也能起到事半功倍的效果。在VB的《電子相冊》一課，涉及到知識點loadpicture函數(shù)，采用ppt中插入圖片的形式引發(fā)學(xué)生思考，插入圖片時要注意圖片所在的目錄位置，這和loadpicture函數(shù)加載該圖片所在的目錄類似，情境化的教學(xué)才能讓學(xué)生舉一反三，有趣又富有啟發(fā)性的問題情境能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（二）構(gòu)造認知沖突策略

每個人都有自身的知識體系，如何打破學(xué)生原有認知，形成一種對比沖突，幫助學(xué)生知識重構(gòu)并塑造新知，正是我們教師應(yīng)該做的。

1.計算思維的培養(yǎng)要重視概念的界定

程序設(shè)計中涉及到許多難以理解的概念，如變量。我們的生活中便有變量存在，例如我們每個人的身高體重都會發(fā)生變化，這就是變量，通過舉例子的方式讓學(xué)生明白一切會變化的量都可稱為變量。使用變量時，需要給變量起名字，賦初值，例如，我們給小紅和小黃兩位小朋友投票，這兩個孩子的票數(shù)需有名字，假如S1和S2，沒投票前S1=0，S2=0。

2.通過規(guī)律認知沖突鍛煉思維

在《設(shè)計走迷宮機器人》中，同學(xué)發(fā)現(xiàn)機器人走迷宮需要靠墻順著一個方向走才能走出迷宮，總結(jié)出了左手定則或右手定則。但是在具體分析機器人的轉(zhuǎn)向和直行時，學(xué)生習(xí)慣性地認為只要設(shè)置了左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，機器人就可實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，但實際上機器人要轉(zhuǎn)彎的時候，還要考慮其自身的機器人長度問題，要確保機器人的整個身體都已經(jīng)越過了障礙物，才能進行轉(zhuǎn)彎，否則機器人將被卡在這個角落動彈不得。因此類似規(guī)律性的分析，我們可以讓學(xué)生不斷試錯，在錯誤和沖突中不斷調(diào)整自己的方法。

（三）畫流程圖策略

畫流程圖其實就是一種流程的建設(shè)，在我們的生活中，流程的建設(shè)是無處不在的，把這樣的思想應(yīng)用到我們的編程課堂教學(xué)中，更有利于學(xué)生算法思維的訓(xùn)練。

畫流程的過程就是把解決問題的方法流程化。在《制作聲控?zé)簟芬徽n中，要實現(xiàn)一次聲音開燈，一次聲音關(guān)燈，學(xué)生分析后確定選用分支結(jié)構(gòu)設(shè)計程序。不僅要判斷是否有聲音還要判斷燈的狀態(tài)，才能進行開燈與關(guān)燈。通過畫流程的方式幫助學(xué)生把解決問題的思路更加系統(tǒng)和有邏輯性地呈現(xiàn)出來。

（四）搭建腳手架策略

初中生已具備一定的邏輯思維能力，但對編程的學(xué)習(xí)依然有難度，學(xué)習(xí)情況參差不齊，適當(dāng)?shù)哪_手架可以幫助學(xué)生更好地完成課堂任務(wù)。在代碼學(xué)校過程中，學(xué)生已經(jīng)分析出了思路，但在實踐的過程中仍然遇到困難，可以給這部分學(xué)生提供程序半成品，一定程度上輔助學(xué)生進行學(xué)習(xí)，甚至針對學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生，僅需他們能讀懂程序和程序修改，這也是分層教學(xué)的一種方式。因此，搭建腳手架就是提供幫助，提高課堂效率，增強學(xué)生信心，實現(xiàn)人人有事做，人人能做事的目的。

（五）拓展延伸策略

拓展延伸環(huán)節(jié)是非常有必要的，它不僅可以起到畫龍點睛之筆，也可以延伸學(xué)生的思維，當(dāng)然拓展延伸要符合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，不是一味地為難學(xué)生，目的是讓有能力的孩子可以跳一跳摘到桃子。

1.注重開放性練習(xí)

編程教學(xué)注重學(xué)生思維的訓(xùn)練，那么拓展延伸環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)有相關(guān)的開放性練習(xí)。如《制作聲控?zé)簟芬徽n，學(xué)生已經(jīng)實現(xiàn)了聲音控制燈的開和關(guān)，把問題難度提高一點：如何實現(xiàn)在一次掌聲中開燈，在兩次掌聲中（間隔小于0.5秒）的情況下關(guān)燈。思維能力較好的學(xué)生馬上就能想到燈的狀態(tài)（假設(shè)為a）a=a+1的情況來進行次數(shù)的累加，通過a=2來改變關(guān)燈的條件，難題便迎刃而解。

2.“一題多解”與“一題多變”

“一題多解”是為了發(fā)散思維，有更多的創(chuàng)新，“一題多變”則是想要學(xué)生在原有基礎(chǔ)上進行拓展延伸，創(chuàng)造更加多樣化和個性化的教學(xué)活動。程序中的分支結(jié)構(gòu)，改變條件會導(dǎo)致結(jié)果也發(fā)生變化，類似的練習(xí)可以訓(xùn)練學(xué)生思維?！吨谱鳒缁饳C器人》一課中，學(xué)生首先分類機器人要能實現(xiàn)搜尋火焰的效果，在此基礎(chǔ)上增加火焰?zhèn)鞲衅髯R別火焰滅火，這樣的設(shè)計思路便是“自上而下，逐層細化”的方式，把搜尋火焰和滅火分開為兩段程序，但這樣的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)只能讓機器滅一次火焰，教師乘勝追擊提出新問題“如何讓機器人滅多次火焰”呢？分支結(jié)構(gòu)和break循環(huán)便派上用場。這培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力，也體現(xiàn)了任務(wù)分層的思想，學(xué)生可以根據(jù)自身的能力，選擇性地完成筆者所布置的任務(wù)，從而實現(xiàn)人人有所得的目標(biāo)。

四、總結(jié)

當(dāng)下，在中小學(xué)進行編程教學(xué)已是時代所趨。我們并非要把每一個學(xué)生培養(yǎng)成程序員，而是通過編程教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力，這也是計算思維能力培養(yǎng)的核心。本研究不會止步于此，還會繼續(xù)在初中階段開展更多的計算思維能力培養(yǎng)課程，希望更多的人參與到編程教學(xué)的研究中來，讓學(xué)生對編程不再望而卻步。

作者單位：深圳市龍崗區(qū)坪地蘭陵學(xué)校