〔摘 要〕 在信息化社會(huì)，學(xué)生認(rèn)識(shí)世界、解決問題的思維方式有很多種，其中計(jì)算思維尤其重要，而編程教學(xué)正是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的重要途徑?；诖?，本文以小學(xué)信息科技閩教版六年級(jí)下冊(cè)《制作陽光運(yùn)動(dòng)計(jì)步器》一課為例，根據(jù)筆者自身的授課經(jīng)驗(yàn)及思考，簡述在創(chuàng)客項(xiàng)目背景下的編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的實(shí)施路徑：一是創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)；二是規(guī)劃解決問題，培養(yǎng)計(jì)算思維能力；三是反思引導(dǎo)遷移，拓展計(jì)算思維。按此實(shí)施路徑，再解構(gòu)培養(yǎng)計(jì)算思維的核心能力，提出了三個(gè)實(shí)踐體會(huì)和建議：創(chuàng)設(shè)良好教學(xué)情境，啟發(fā)計(jì)算思維；基于動(dòng)手實(shí)踐操作，解決實(shí)際問題；開展計(jì)算思維訓(xùn)練，引導(dǎo)持續(xù)學(xué)習(xí)。在開展教學(xué)工作的過程中，開展基于計(jì)算思維能力培養(yǎng)的相關(guān)實(shí)踐及探究，有利于進(jìn)一步完善和優(yōu)化面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的學(xué)生編程教學(xué)方式，從而有效推進(jìn)編程教學(xué)實(shí)踐。

〔關(guān)鍵詞〕 編程教學(xué)；計(jì)算思維能力；實(shí)踐

〔中圖分類號(hào)〕 G424 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 A 〔文章編號(hào)〕 1674-6317 （2024） 23 073-075

一、選題緣由

自2001年以來，F(xiàn)abLab與DIY理念席卷全球，快速傳播，并于2015年被引入國內(nèi)。楊現(xiàn)民認(rèn)為創(chuàng)客教育指的是“創(chuàng)造中學(xué)”，并融合了信息技術(shù)的新型教育模式。王佑鎂等指出創(chuàng)客教育的“創(chuàng)客”除了體現(xiàn)于學(xué)生的動(dòng)手操作中，還應(yīng)包含培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，即利用信息技術(shù)手段創(chuàng)造性地解決生活中的問題。由此可見，創(chuàng)客教育在培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問題，提升信息素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)方面極具潛力。目前，國內(nèi)針對(duì)學(xué)生開設(shè)的創(chuàng)客課程大多以自然、_{1wp7FeCXcKw7DMTpbF4mV3fkHnIKy7GGwa97a8RClT0=}科學(xué)、勞動(dòng)、信息等多學(xué)科的知識(shí)與技能為基礎(chǔ)，再借助各種技術(shù)工具如3D打印、圖形化編程、切割技術(shù)等進(jìn)行項(xiàng)目探究和成果表達(dá)，歸屬于綜合實(shí)踐類課程。其中，在編程學(xué)習(xí)模塊中，學(xué)生可通過運(yùn)用編程技術(shù)設(shè)計(jì)制造智能玩具、智能生活用具等，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)其觀察、想象、判斷、邏輯、計(jì)算等思維能力的目的。學(xué)生體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—確定目標(biāo)—分解步驟—組合歸整的解決問題的過程，其本質(zhì)也是運(yùn)用計(jì)算思維解決問題的過程。因此，創(chuàng)客教育背景下的編程教學(xué)對(duì)于提高學(xué)生計(jì)算思維能力具有十分重要的意義。

二、概念界定

（一）編程教學(xué)

隨著STEAM教育被越來越多的教育工作者推崇，屬于STEAM教育概念下的兒童編程教學(xué)也在我國越來越受到重視。但有別于對(duì)象是高學(xué)段學(xué)生的編程教育，兒童編程教育顯然不是讓年幼的兒童學(xué)習(xí)晦澀難懂的編程語言，而是讓他們體驗(yàn)編程的過程，實(shí)現(xiàn)編程的結(jié)果，享受編程帶來的快樂。兒童編程教學(xué)的開展離不開編程技術(shù)工具的支持，如Logo語言、Alice編程、Scratch等。從理論層面來說，這些目前流行的兒童編程工具大多是從皮亞杰認(rèn)知發(fā)展階段理論出發(fā)，提供適合兒童年齡的技術(shù)與環(huán)境幫助他們學(xué)習(xí)掌握下一階段的能力，最終順利實(shí)現(xiàn)兒童到青少年兩個(gè)發(fā)展階段之間的平穩(wěn)過渡。

（二）計(jì)算思維

眾所周知，計(jì)算思維的概念先驅(qū)是周以真教授，她指出，計(jì)算思維絕不是計(jì)算機(jī)的思維方式，而應(yīng)是人的思考過程。而后，眾多研究學(xué)者在其基礎(chǔ)上歸納出計(jì)算思維四個(gè)方面的特性：能借助信息化工具解決問題；具有一定的邏輯性；能夠依據(jù)問題建立一個(gè)模型；能設(shè)計(jì)算法解決同類問題。JohnWoollard和CynthiaSelby從中再提煉出五個(gè)核心詞：分解、抽象、算法思維、歸納和遷移。因此本文認(rèn)為，計(jì)算思維指的是利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程和方法中所涉及的一系列思維活動(dòng)。

三、實(shí)施路徑

創(chuàng)客教育背景下的兒童編程教學(xué)在我國算是“新興的教育模式”。如何在保證編程課程有效性的前提下提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和問題解決能力，關(guān)鍵在于制訂有效的教學(xué)策略，遵循循序漸進(jìn)的教學(xué)原則，以適配學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。根據(jù)編程課程特點(diǎn)，教師通常會(huì)采用項(xiàng)目式教學(xué)法、游戲體驗(yàn)教學(xué)法或情境教學(xué)法等。本文以小學(xué)信息科技閩教版六年級(jí)下冊(cè)《制作陽光運(yùn)動(dòng)計(jì)步器》一課為例，根據(jù)筆者自身的授課經(jīng)驗(yàn)及思考，簡述在創(chuàng)客項(xiàng)目背景下的編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的實(shí)施路徑。

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

孔子曰：“疑是思之始，學(xué)之端?！睂W(xué)習(xí)的起點(diǎn)在于意識(shí)到問題的存在。在教學(xué)過程中有意識(shí)地引入問題情境，幫助學(xué)生直觀地感受、理解和掌握知識(shí)，能有效促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，在正式教學(xué)活動(dòng)開始前，教師在《制作陽光運(yùn)動(dòng)計(jì)步器》創(chuàng)客項(xiàng)目中創(chuàng)設(shè)問題情境：“今天你走多少步了？你在朋友圈中步數(shù)排行是第幾名？多少人為你點(diǎn)贊？我們常見的步數(shù)排行榜、計(jì)步器、運(yùn)動(dòng)手環(huán)是如何統(tǒng)計(jì)步數(shù)的？”依據(jù)問題引導(dǎo)學(xué)生思考計(jì)步器的工作原理，激發(fā)其探索新知的欲望，提出制作一個(gè)運(yùn)動(dòng)計(jì)步器，明確要實(shí)現(xiàn)的功能和解決的問題。

（二）規(guī)劃解決問題，培養(yǎng)計(jì)算思維能力

如前文所言，計(jì)算思維指的是解決問題的思維過程。在創(chuàng)客教育項(xiàng)目中，需要學(xué)生將問題分解為可進(jìn)一步解決的子問題，再依次采用相應(yīng)的解決方案。在制作陽光運(yùn)動(dòng)計(jì)步器任務(wù)中，教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)了micro：bit板識(shí)別人體姿態(tài)變化的功能知識(shí)之后，便要求學(xué)生思考，不同的動(dòng)作輸入會(huì)帶來什么不同的體驗(yàn)，如何以此有效記錄步數(shù)？而后，學(xué)生通過閱讀教材第68-72頁，明確了探究活動(dòng)任務(wù)并探尋如何制作計(jì)步器的思路，得出制作計(jì)步器的步驟可分為：確定硬件設(shè)備和軟件界面；使用變量記錄步數(shù)；編寫游戲腳本；穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)。其中，關(guān)鍵在于如何編寫游戲腳本。為了利于學(xué)生理解，教師從開始到結(jié)束，將腳本分割為相對(duì)獨(dú)立的幾個(gè)部分，借助流程示意圖分析初始化變量及步數(shù)累計(jì)腳本編寫思路，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的計(jì)算思維能力。

（三）反思引導(dǎo)遷移，拓展計(jì)算思維

對(duì)于計(jì)算機(jī)這一學(xué)科來說，編程必然包含了計(jì)算機(jī)相關(guān)的知識(shí)、技巧和方法，因此學(xué)生可以通過“編程”的方式解決問題，從中獲得計(jì)算思維。例如，學(xué)生可能會(huì)先學(xué)習(xí)如何編寫一個(gè)簡單的程序以解決一個(gè)特定問題。然后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生反思這個(gè)過程，思考如何改進(jìn)代碼，或者如何將這個(gè)程序的原理應(yīng)用到其他類型的編程問題上。通過這樣的反思和遷移，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了編程技能，還培養(yǎng)了計(jì)算思維。本課中，在完成制作陽光運(yùn)動(dòng)計(jì)步器這一原始目標(biāo)的基礎(chǔ)上，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何進(jìn)一步優(yōu)化算法和拓展應(yīng)用，使其更加實(shí)用和有趣。例如開啟步數(shù)挑戰(zhàn)任務(wù)，設(shè)計(jì)一個(gè)小游戲，角色需要在一定步數(shù)內(nèi)到達(dá)某個(gè)地點(diǎn)；還可以將步數(shù)與故事結(jié)合：創(chuàng)建一個(gè)故事場景，角色每走一步，故事就向前發(fā)展一點(diǎn)……通過這些拓展應(yīng)用，學(xué)生可以將簡單的計(jì)步器變成一個(gè)互動(dòng)性強(qiáng)、教育意義豐富的項(xiàng)目。這不僅能夠提高學(xué)生的編程技能，還能激發(fā)其創(chuàng)造力和解決問題的能力，進(jìn)一步提升計(jì)算思維能力。

四、實(shí)踐體會(huì)與建議

（一）創(chuàng)設(shè)良好教學(xué)情境，啟發(fā)計(jì)算思維

創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境十分有利于提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)或探索的興趣。在編程教學(xué)中，利用與學(xué)生的興趣501LdsPh+xuwoA93syTSPA455p2VJdYR7AbiMKaQvRw=和生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的情境，可以激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情，使他們更愿意參與學(xué)習(xí)編程的活動(dòng)。此外，情境教學(xué)還可以幫助學(xué)生將抽象的算法知識(shí)和理論聯(lián)系到具體的情境中，將理論應(yīng)用于實(shí)踐，提高解決實(shí)際問題的能力。在富有挑戰(zhàn)性的情境中，學(xué)生還需創(chuàng)造性地思考和解決問題，這有助于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和解決問題的靈活性。在具體的創(chuàng)客背景下的實(shí)踐應(yīng)用中，教師可以采用情境模擬、問題驅(qū)動(dòng)、故事角色扮演以及實(shí)地考察等策略，以創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境。這樣，教師便可以為學(xué)生提供一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)他們的好奇心和探索精神，鼓勵(lì)他們發(fā)揮創(chuàng)意，充分培養(yǎng)計(jì)算思維能力。

（二）基于動(dòng)手實(shí)踐操作，解決實(shí)際問題

兒童編程教學(xué)中的動(dòng)手實(shí)踐操作是讓學(xué)生通過編寫和運(yùn)行代碼直接參與學(xué)習(xí)過程，即通過實(shí)踐理解和掌握編程概念、鍛煉計(jì)算思維。在適用于小學(xué)生的編程教學(xué)中，建議逐步采用以下實(shí)踐策略：1.逐步引導(dǎo)。從簡單的編程任務(wù)開始，逐步引導(dǎo)學(xué)生完成更復(fù)雜的項(xiàng)目。2.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)實(shí)際創(chuàng)客項(xiàng)目，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)編程。3.代碼審查。讓學(xué)生互相審查代碼。4.錯(cuò)誤調(diào)試。鼓勵(lì)學(xué)生在編程過程中遇到錯(cuò)誤時(shí)自己調(diào)試。5.編程挑戰(zhàn)和競賽。組織編程挑戰(zhàn)或競賽。6.使用可視化編程工具。讓學(xué)生通過拖拽和組合代碼塊來學(xué)習(xí)編程邏輯。7.代碼復(fù)用和模塊化。教授學(xué)生如何復(fù)用代碼和創(chuàng)建模塊。8.版本控制。介紹版本控制系統(tǒng)（如Git）的基本概念。9.編程倫理和責(zé)任。讓學(xué)生理解編程行為的社會(huì)影響。10.反思和文檔。鼓勵(lì)學(xué)生在編程過程中進(jìn)行反思，并記錄他們的思考和學(xué)習(xí)過程。通過這些動(dòng)手實(shí)踐操作，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)編程語言的語法，還能培養(yǎng)解決問題的能力、計(jì)算思維和創(chuàng)造力。同時(shí)，這種學(xué)習(xí)方式也有助于他們提高對(duì)編程的自信心和興趣。

（三）開展計(jì)算思維能力訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)

為了幫助學(xué)生提升計(jì)算思維，開展相關(guān)的訓(xùn)練是非常必要的?？蓮挠?jì)算思維的內(nèi)涵出發(fā)有針對(duì)性地開展訓(xùn)練：在分解問題環(huán)節(jié)學(xué)會(huì)使用流程圖或思維導(dǎo)圖可視化問題的不同部分；在模式識(shí)別環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)通過觀察和實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律和趨勢以識(shí)別問題中的模式；在抽象化環(huán)節(jié)中學(xué)習(xí)從具體問題中提取關(guān)鍵特征，從而創(chuàng)建模型或類比以簡化問題；在算法設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)基本的算法概念，以實(shí)現(xiàn)能夠設(shè)計(jì)一系列清晰、有序且可重復(fù)的步驟解決問題的目標(biāo)；在實(shí)踐編程環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)使用編程語言或圖形化編程工具實(shí)現(xiàn)算法，以此鍛煉計(jì)算思維。

同時(shí)，為了讓學(xué)生享受計(jì)算思維訓(xùn)練帶來的樂趣和成就感，培養(yǎng)其在不斷變化的信息化環(huán)境中保持競爭力，教師還應(yīng)積極引導(dǎo)其進(jìn)行與計(jì)算思維相關(guān)的持續(xù)學(xué)習(xí)，關(guān)注計(jì)算思維在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如人工智能、機(jī)器人學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等，對(duì)新技術(shù)和新概念保持好奇心，不斷探索計(jì)算思維的新領(lǐng)域等。

五、結(jié)語

正如凱文·凱利所說：“人們?cè)趯⑸镞壿嬢斎胗?jì)算機(jī)的同時(shí)，也把技術(shù)邏輯帶到了自己的生命之中?！痹谛畔⑸鐣?huì)，計(jì)算思維是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)必備的一種思維方式。本文以《制作陽光運(yùn)動(dòng)計(jì)步器》一課為例，探討了如何在創(chuàng)客教育背景下的編程教育中提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。在開展教學(xué)工作的過程中，開展基于計(jì)算思維的相關(guān)實(shí)踐及探究，有利于進(jìn)一步完善和優(yōu)化面向計(jì)算思維培養(yǎng)的兒童編程教學(xué)方式，從而有效推進(jìn)兒童編程教學(xué)實(shí)踐。

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