面向兒童編程能力的游戲化學(xué)習(xí)活動設(shè)計研究

1、面向兒童編程才能的游戲化學(xué)習(xí)活動設(shè)計研究面向兒童編程才能的游戲化學(xué)習(xí)活動設(shè)計研究程序設(shè)計教學(xué)在兒童邏輯思維的培養(yǎng)、創(chuàng)新理論才能及解決問題才能提升方面具有不可估量的作用。在根底教育領(lǐng)域，兒童編程教育沒有得到足夠的重視，兒童對編程方面的知識理解甚少。游戲是兒童生活學(xué)習(xí)活動的重要組成局部1。隨著寓教于樂學(xué)習(xí)方式的倡導(dǎo)，基于游戲化學(xué)習(xí)的兒童編程教學(xué)形式逐漸進(jìn)入計算機(jī)教育的視野。兒童在游戲的氣氛中進(jìn)展編程學(xué)習(xí)，符合兒童的年齡特點及認(rèn)知情況，表達(dá)兒童學(xué)習(xí)的主體性，能激發(fā)兒童學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)兒童的編程才能和理論才能，提升兒童的技術(shù)素養(yǎng)和工程素養(yǎng)，實在推進(jìn)STEA教育。本研究利用Srath平臺可視化及模塊化的優(yōu)

2、點，對已經(jīng)封裝好的程序模塊進(jìn)展自由的拼接，兒童運(yùn)用程序設(shè)計的思維來解決問題，從而進(jìn)步兒童編程才能2，以實現(xiàn)預(yù)期功能。相關(guān)研究信息與交流技能、分析和解決問題的才能、處理人際關(guān)系的才能等新的知識和技能逐步深化K12教育體系，重視培養(yǎng)兒童編程才能已成為國內(nèi)外教育研究的熱點。在國外，美國de.rg組織強(qiáng)調(diào)要讓每個孩子都有時機(jī)學(xué)習(xí)編程；英國為了提升兒童對計算機(jī)科學(xué)的興趣，提倡兒童從5歲開場學(xué)習(xí)編程3；芬蘭啟動新工程為兒童學(xué)習(xí)計算機(jī)編程提供時機(jī)等4。在中國，為推進(jìn)STEA教育和培養(yǎng)兒童編程才能，教育研究者在計算機(jī)教育及編程方面進(jìn)展了大量研究，這些研究大多集中在兒童編程工具的應(yīng)用層面，而且大多是借助Srat

3、h可視化編程工具開展程序設(shè)計教學(xué)，以進(jìn)步兒童學(xué)習(xí)程序設(shè)計的興趣。朱麗彬等將大衛(wèi)庫伯的體驗學(xué)習(xí)圈理論應(yīng)用于Srath程序設(shè)計教學(xué)中，有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣5；袁慶從Srath終究可以為學(xué)生帶來什么出發(fā)，說明Srath在提升學(xué)生問題解決才能、創(chuàng)新才能、合作才能、編程才能等方面具有宏大促進(jìn)作用6；凌秋虹為培養(yǎng)學(xué)生用程序設(shè)計的思維進(jìn)展考慮，進(jìn)步學(xué)生解決問題的才能，將Srath作為編程教學(xué)平臺引入課堂2。通過以上國內(nèi)外兒童編程研究現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，兒童編程才能的培養(yǎng)得到很多國家的重視，國內(nèi)也展開此方面的研究。面向兒童編程才能的游戲化學(xué)習(xí)形式構(gòu)建1.兒童編程才能分析兒童編程才能，即兒童為實現(xiàn)某種預(yù)期的

4、效果而使用程序設(shè)計語言編程的才能。為了使計算機(jī)可以理解人的意圖，人類需要將解決問題的思路、方法和手段以計算機(jī)可以理解的形式呈現(xiàn)，使得計算機(jī)可以根據(jù)人的思想去工作，以實現(xiàn)某種功能及任務(wù)美國為應(yīng)對21世紀(jì)的挑戰(zhàn)，提出了21世紀(jì)技能教育改革的新思想，提議將21世紀(jì)技能與K12教育體系嚴(yán)密結(jié)合，為根底教育人才的培養(yǎng)提供新的研究范式。面向21世紀(jì)的技能被概括為以下幾種類型：信息與交流技能、分析與解決問題的才能、生活與職業(yè)技能7等。這幾種技能被認(rèn)為是21世紀(jì)教育改革的根底條件。結(jié)合兒童編程才能的特點和21世紀(jì)技能，本研究對兒童編程才能的構(gòu)成要素進(jìn)展了歸納總結(jié)，詳細(xì)如圖1所示。兒童編程才能主要包括根本才能和

5、高階才能兩個局部。其中根本才能主要包括觀察、比擬、分析/判斷、加工信息的才能、動手理論才能、合作意識、創(chuàng)造性思維才能等；高階才能主要包括算法編程才能、將程序模塊化才能、將編程問題數(shù)學(xué)模型化的才能以及調(diào)試程序才能。1根本才能根本才能是指兒童需要具備處理信息的才能，根據(jù)問題的需要，觀察信息、比擬信息、分析判斷信息、加工信息，其中觀察和比擬信息是兒童可以利用信息的前提；分析信息的才能要求兒童對老師提供的信息進(jìn)展鑒別、遴癬分析和判斷，自覺抵抗和消除垃圾信息的干擾和侵蝕，找出有用信息并加以整理；加工信息是組織信息源傳遞的信息并展示的過程，這是檢驗兒童信息處理才能的最正確表達(dá)。根本才能另一主要才能是解決問

6、題的才能，這項才能是兒童進(jìn)展學(xué)習(xí)活動時必備的一項才能，解決問題的過程是兒童進(jìn)展知識建構(gòu)和智力開展的過程；動手理論才能倡導(dǎo)兒童積極地動手、動腦，大膽地去思索、討論，兒童不再是被動承受知識的容器；合作意識使兒童優(yōu)勢互補(bǔ)，進(jìn)步解決問題的效率；創(chuàng)造性思維才能倡導(dǎo)兒童在已有的經(jīng)歷根底上發(fā)現(xiàn)新事物、創(chuàng)造新方法、解決新問題，形成一種良好的思維品質(zhì)。2高階才能算法編程才能：包括常見算法的掌握和算法改良創(chuàng)新的才能，這是從根本上進(jìn)步編程程度的有效措施。將程序模塊化的才能：化繁就簡，化本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理整為零，進(jìn)步程序的復(fù)用率。在設(shè)計游戲時應(yīng)考慮到模塊之間的邏輯關(guān)系。將編程問題數(shù)學(xué)模型化的才能：要擅長理

7、清程序中各數(shù)據(jù)間的關(guān)系，找出互相間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，提升兒童的抽象概括才能及邏輯思維才能。調(diào)試程序的才能：編寫程序過程中，經(jīng)常會遇到未知的錯誤。在發(fā)生錯誤時快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，是每個兒童在編程活動中應(yīng)具備的根本技能。2.面向兒童編程才能的游戲化學(xué)習(xí)模型構(gòu)建北京大學(xué)的尚豪杰副教授認(rèn)為：游戲化學(xué)習(xí)有兩種理解，一種是在玩游戲的過程中到達(dá)學(xué)習(xí)的目的，另一種是將頭腦中的想法設(shè)計成游戲，在這個過程中進(jìn)展學(xué)習(xí)活動。8游戲中的學(xué)習(xí)性因素，如情境、問題求解、競爭、關(guān)卡、挑戰(zhàn)以及玩家與情境間的交互等，對游戲參與者的思維、認(rèn)知、積極性等方面都起著不可無視的作用9。美國新媒體聯(lián)盟地平線報告202

8、2年基教版把游戲和游戲化列為將來一年以內(nèi)將被廣泛應(yīng)用的學(xué)習(xí)技術(shù)。簡言之，游戲化學(xué)習(xí)就是游戲的機(jī)制在教育領(lǐng)域的一種理論形式10。兒童編程才能的培養(yǎng)應(yīng)該交融在詳細(xì)的游戲化學(xué)習(xí)中才能獲得成效。編程學(xué)習(xí)枯燥乏味，兒童在學(xué)習(xí)的過程中容易喪失學(xué)習(xí)的興趣，編程才能的培養(yǎng)也就無從談起。在對兒童學(xué)習(xí)特點及認(rèn)知才能深化分析的根底上，筆者選擇游戲化學(xué)習(xí)作為支持情景學(xué)習(xí)的方式。游戲化學(xué)習(xí)，作為兒童學(xué)習(xí)的一種方式，不僅可以進(jìn)步兒童的學(xué)習(xí)熱情，而且還可以培養(yǎng)其問題解決的才能。在游戲化學(xué)習(xí)課堂中，不再以老師講授為中心，而是以學(xué)習(xí)者的自主發(fā)現(xiàn)和自我體驗為主。游戲化學(xué)習(xí)有兩種形式，一種是從玩游戲中學(xué)習(xí)；另一種是設(shè)計游戲，將自己

9、的創(chuàng)意想法轉(zhuǎn)變成游戲11。本研究采用兒童設(shè)計游戲的方式來開展游戲化學(xué)習(xí)，構(gòu)建了面向兒童編程才能的游戲化學(xué)習(xí)模型，詳細(xì)如圖2所示。面向兒童編程才能的游戲化學(xué)習(xí)模型中，兒童、老師和工具三者之間互相影響作用。該學(xué)習(xí)模型是以游戲化編程學(xué)習(xí)工具的支持為根底，主要包括學(xué)生探究學(xué)習(xí)、老師輔助指導(dǎo)。首先，由老師確定學(xué)習(xí)主題，選擇合適兒童進(jìn)展游戲化編程的游戲。在此過程中，老師需要對學(xué)習(xí)者進(jìn)展分析，制定學(xué)習(xí)目的，調(diào)動兒童的學(xué)習(xí)興趣；隨后，老師提出游戲任務(wù)并設(shè)置相關(guān)問題。與此同時，兒童也在不斷地觀察問題，在腦海里形成所要探究問題的雛形，在老師的引導(dǎo)下，使問題明晰化，并逐漸形成自己的解題思路。其次，兒童設(shè)計游戲過程中

10、，主要包括問題引入、學(xué)習(xí)探究、游戲編寫、成果展示四個環(huán)節(jié)。在問題引入環(huán)節(jié)，兒童主要是對游戲的情景、角色、任務(wù)進(jìn)展設(shè)想和設(shè)計；在任務(wù)及好奇心的驅(qū)使下，積極進(jìn)展自主探究和合作探究，形成解決問題的步驟及方法；在游戲編寫過程中，兒童需要進(jìn)展游戲設(shè)計，制作并進(jìn)展調(diào)試；成果展示環(huán)節(jié)，根據(jù)老師和其他兒童的意見或建議，對自己的成果不斷進(jìn)展改錯及優(yōu)化。在設(shè)計游戲這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，老師須在活動中對兒童進(jìn)展輔助支持。兒童在探究的過程中對某一知識點理解很難時，老師就需要對問題進(jìn)展適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。此外，在兒童設(shè)計游戲的過程中，老師要對兒童進(jìn)展學(xué)習(xí)跟蹤及評價。最后，兒童針對本次的游戲活動設(shè)計進(jìn)展總結(jié)反思。在探究性學(xué)習(xí)活動中，由

11、于兒童才能的差異，有的兒童可能順利地完成了這個過程，而有的兒童那么需要進(jìn)展反應(yīng)修訂、發(fā)現(xiàn)問題、積極尋找問題的解決方案。老師也要進(jìn)展總結(jié)反思，綜合評價學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動中的表現(xiàn)，進(jìn)展知識點總結(jié)，并積極引導(dǎo)學(xué)生尋找創(chuàng)新解決方案。在整個學(xué)習(xí)過程中，兒童通過對游戲的分析、設(shè)計、實現(xiàn)、優(yōu)化和分享，螺旋上升循環(huán)迭代，加深對編程思維的理解，不斷進(jìn)步自身的編程才能。兒童編程學(xué)習(xí)活動案例在兒童編程學(xué)習(xí)工具的選擇上，筆者選用美國麻省理工學(xué)院IT研發(fā)的Srath工具來開展編程活動的學(xué)習(xí)。選此工具是基于兒童的年齡特點及認(rèn)知規(guī)律來考慮。由于兒童的邏輯思維才能在不斷地開展中，相對來講并不成熟，那么使用成人化的程序設(shè)計語言去編程是有一定難度的，尤其是國內(nèi)的孩子，更是受到來自英語、數(shù)學(xué)、自然語言以及邏輯思維等多重因素的限制12。Srath工具巧妙地繞開這些困難，利用Srath平臺進(jìn)展可視化交互操作。下面以吃魚游戲為情景，基于Srath進(jìn)展游戲設(shè)計，如表1所示。完畢語通過對兒童編程才能現(xiàn)狀以及Srath游戲化編程應(yīng)用的梳理，筆者認(rèn)為，