指向計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)

指向計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)●指向計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程課程教學(xué)新思考在本研究中，筆者提出了新思考，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)從最簡(jiǎn)單、最小單元出發(fā)，一開(kāi)始并不創(chuàng)設(shè)復(fù)雜的問(wèn)題情境，只是簡(jiǎn)要概述最終效果。例如，在“龜兔賽跑”中，只告知學(xué)生“烏龜”獲勝是最終效果，而中間的過(guò)程、角色、情節(jié)都是空白。整個(gè)項(xiàng)目的填充、情節(jié)完善都由學(xué)生完成，教師的主要任務(wù)是幫助學(xué)生將想法變成現(xiàn)實(shí)。這意味著，項(xiàng)目任務(wù)的完成從教師拆解轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生疊加，需要學(xué)生更多思維參與，學(xué)習(xí)不是完成預(yù)設(shè)的問(wèn)題解決路徑，而是自主構(gòu)建的過(guò)程，教師能夠更好地關(guān)注學(xué)生項(xiàng)目完成過(guò)程中思維的培養(yǎng)?！裰赶蛴?jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程課程教學(xué)模式構(gòu)建筆者以閆寒冰教授的項(xiàng)目式教學(xué)七步法為原型，結(jié)合“項(xiàng)目問(wèn)題從分解轉(zhuǎn)向疊加，鼓勵(lì)學(xué)生思考”的新思考，重新修訂了項(xiàng)目教學(xué)七步法的內(nèi)容，包括設(shè)計(jì)項(xiàng)目、（問(wèn)題疊加）、制訂計(jì)劃、探究協(xié)作、制作作品、（問(wèn)題疊加）、匯報(bào)演示、總結(jié)評(píng)價(jià)，兩個(gè)“問(wèn)題疊加”中間的步驟表示完成項(xiàng)目的內(nèi)循環(huán)過(guò)程。具體教學(xué)過(guò)程如下圖所示。該模式主要圍繞項(xiàng)目的豐富和完善，通過(guò)問(wèn)題分析、算法實(shí)現(xiàn)、測(cè)試評(píng)估環(huán)節(jié)，使得學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展在與可視化編程工具的交互中得以表達(dá)和呈現(xiàn);教師提供問(wèn)題支架，學(xué)生豐富問(wèn)題情境，既解決了難度與學(xué)生差異的適配性問(wèn)題，又防止了學(xué)生的思維惰性，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。在具體實(shí)施過(guò)程中需要注意師生的教學(xué)行為。1.設(shè)計(jì)項(xiàng)目，創(chuàng)設(shè)情境教師在這個(gè)階段的主要任務(wù)是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提出一個(gè)基礎(chǔ)的、易解決的任務(wù)。學(xué)生的主要任務(wù)是集中注意力，積極配合教師完成情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)（如游戲?qū)耄?，明確編程項(xiàng)目的第一個(gè)任務(wù)及應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的舞臺(tái)效果。2.問(wèn)題分解，計(jì)劃制訂此階段教師的主要任務(wù)是分析問(wèn)題、表征問(wèn)題，運(yùn)用流程圖或思維導(dǎo)圖概括問(wèn)題解決流程，通過(guò)問(wèn)答或?qū)υ?huà)等方法引導(dǎo)學(xué)生思考。學(xué)生的主要任務(wù)是認(rèn)真聽(tīng)講，學(xué)習(xí)問(wèn)題分析的思路，理解問(wèn)題表征的方法，明確自然語(yǔ)言與編程語(yǔ)言的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3.算法實(shí)現(xiàn)，問(wèn)題解決此階段教師的主要任務(wù)是觀察學(xué)生，查看學(xué)生的程序結(jié)構(gòu)和編程指令，給予學(xué)生實(shí)時(shí)反饋。學(xué)生的主要任務(wù)是自主編寫(xiě)程序語(yǔ)言，在此過(guò)程中可以尋求老師和同學(xué)的幫助，但還是以個(gè)體探究為主。4.總結(jié)評(píng)價(jià)，反思優(yōu)化此階段教師主要引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生表述編譯思路，維持課堂紀(jì)律。學(xué)生的主要任務(wù)是綜合分析同伴們的設(shè)計(jì)思路，對(duì)比自己的編程結(jié)構(gòu)，在反復(fù)修改與調(diào)式中內(nèi)化問(wèn)題解決一般方法，發(fā)展評(píng)估、增量迭代以及測(cè)評(píng)調(diào)試的能力。5.項(xiàng)目深入，問(wèn)題疊加在此階段，教師的主要任務(wù)是啟發(fā)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己的“天馬行空”，如寓言故事、動(dòng)漫、游戲等方面的故事情節(jié)都可以添加到編程設(shè)計(jì)中去。學(xué)生的主要任務(wù)是聯(lián)系生活體驗(yàn)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，表達(dá)自己的真實(shí)想法?！窠虒W(xué)實(shí)踐的應(yīng)用與檢驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）計(jì)算概念維度。為了了解學(xué)生計(jì)算概念的變化，筆者設(shè)計(jì)了“計(jì)算概念前測(cè)卷”和“計(jì)算概念后測(cè)卷”每道題10分，滿(mǎn)分100分。筆者分別回收前測(cè)卷56份、后測(cè)卷56份，運(yùn)用SPSS進(jìn)行配對(duì)檢驗(yàn)，對(duì)統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，最終前后測(cè)結(jié)果如下頁(yè)表1和表2所示。根據(jù)表1和表2統(tǒng)計(jì)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)對(duì)象計(jì)算思維概念維度總成績(jī)前后兩組數(shù)據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果存在顯著差異，t=-10.969，P<0.05，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)對(duì)象學(xué)習(xí)后的總成績(jī)（M±SD=74.46±14.64）相較于學(xué)習(xí)前的總成績(jī)（M±SD=49.46±15.19）有所提升。分維度（分解、抽象、系統(tǒng)化、自動(dòng)化）前后兩組數(shù)據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果均存在顯著差異，說(shuō)明學(xué)生在這四個(gè)維度上都有不同程度的提升。至于算法思維前后測(cè)不存在差異，筆者分析可能的原因是：本研究課程內(nèi)容與算法思維有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)不足;算法本身的嚴(yán)謹(jǐn)邏輯相對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)存在一定困難。●總結(jié)與展望計(jì)算思維和讀、寫(xiě)、算一樣，是人工智能時(shí)代人類(lèi)解決問(wèn)題的一種普適能力，如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維無(wú)疑是一個(gè)重要的課題，本研究所設(shè)計(jì)的計(jì)算思維培養(yǎng)模式和開(kāi)展的教學(xué)實(shí)踐，可在一定程度上支持這一領(lǐng)域的發(fā)展。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生開(kāi)始從被動(dòng)接受知識(shí)向主動(dòng)探索學(xué)習(xí)發(fā)展，在豐富故事情節(jié)的過(guò)程中學(xué)生計(jì)算觀念（創(chuàng)意與表達(dá)）得到了有效提升，在算法實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中學(xué)生在計(jì)算實(shí)踐（增量迭代、測(cè)試調(diào)試、混合復(fù)用）上的改變也表現(xiàn)明顯，在方案綜合過(guò)程中學(xué)生計(jì)算概念（分解、抽象、算法、系統(tǒng)化、自動(dòng)化）水平在整體上得到了提升，但存在計(jì)算概念要素發(fā)展不均衡的現(xiàn)象，其中算法思維發(fā)展最弱。因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化計(jì)算思維培養(yǎng)模式的操作細(xì)節(jié)和豐富課程資源，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維均衡、協(xié)同發(fā)展。雖然研究開(kāi)展時(shí)間較短，實(shí)驗(yàn)對(duì)象數(shù)目較少，但應(yīng)用結(jié)果初步顯示本研究提出模式的有效性。在之后的研究中，不僅需要延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間