基于兒童生活經驗的編程能力提升策略獲獎科研報告

基于兒童生活經驗的編程能力提升策略獲獎科研報告在小學階段的STEM課程中，編程是其中一個重要的組成部分。STEM教育倡導學習的真實性，關注學生的生活經驗，將生活經驗作為學習與創(chuàng)造的源泉。我國學者余勝泉和胡翔將STEM教育與跨學科理念相結合，提出了三種跨學科整合方式：學科知識整合取向采用基于問題的學習模式，生活經驗整合取向采用基于項目的學習模式，學習者中心整合取向采用學生主導項目的方式[1]。學生的生活經驗是項目式學習的重要資源，能夠幫助學生建立學習自信，并在未知和已知間搭建橋梁。

建構主義理論認為，學習是學生在已有知識和經驗的基礎上進行的自主建構行為。所有的學習都涉及原有經驗的遷移。只有通過廣泛的遷移，原有的經驗才得以改造，才能夠概括化、系統化，原有的經驗結構才更為完善、充實[2]。在小學階段開展編程教學，調動學生的生活經驗是一種重要的學習策略，要求不能片面追求程序的復雜性，應更著眼于學生的綜合能力發(fā)展，遵循低起點、重普及、分層培養(yǎng)的原則，促進學生真正理解和掌握程序設計、算法思維，獲得有效并廣泛的能力提升，讓更多學生享受優(yōu)質的普惠教育。

一、依托生活經驗，確立項目主題

項目式學習是依托生活實際、以學生為中心的學習方式，強調讓學習發(fā)生在有意義、有趣味、有空間的問題情境中，由教師提供一定的學習支撐和向導，學生則通過自主探究、有效合作來完成學習。項目式學習非常適合小學的編程教學，因為程序設計通常有明確的任務和作品產出，完成程序設計的過程也是項目式學習的過程。學習項目的主題選擇應考慮下列原則。

一是主題應基于學生年齡特點和生活經驗，支持程序的故事情節(jié)設定。心理學研究表明：學生學習的內容和學生熟悉的生活背景越接近，他們自覺接納知識的程度就越高。小學生的認知特點是傾向于通過直觀體驗感知事物規(guī)律?；趯W生的生活經驗選擇項目能夠幫助學生降低學習的門檻，讓學習“活起來”，更快地形成學習聯結，并學會從編程的角度來理解身邊的問題。

二是項目“故事主線”和“知識點線”要能夠“雙絞成線”并貫穿于整個學習過程，與課堂導入、知識探究、拓展提高等環(huán)節(jié)有機結合。在教學過程中引導學生對項目的情節(jié)、角色以及行為進行分析，也就是在幫助學生檢索已有學習經驗并發(fā)現學習需求，進而激發(fā)學生主動而強大的學習動機。

二、再現生活場景，理解抽象概念

程序設計中的很多知識點比較抽象，如對于程序結構、遞歸思想、模塊化設計等，學生容易感到困難，并產生一定的分化。但這些抽象的概念在生活中都有其原型，教師要善于將生活經驗作為轉化抽象知識的敲門磚，幫助學生建立學習的信心，使專業(yè)術語更生活化、人性化，使學生容易掌握并樂于使用。

1.將程序“演”出來

小學階段的編程教學一般可按照“情節(jié)設計—流程規(guī)劃—程序編寫—作品評價”的步驟進行設計，讓學生通過觀察、模仿、探究的方式完成學習。這種方式教學時間短、成功率高，但很多學生的理解程度不夠深，因為坐在電腦前的學生總是學習中的“第三方”。如果教師能引導學生代入程序中的角色，并為自己設計表演腳本，將有利于學生更深刻地領悟程序結構中的邏輯關系。

如Scratch編程教學的“水族箱”一課，任務是“讓小金魚在水族箱里隨機的位置游來游去”，難點是“隨機數”和“在多少秒內滑行到水平位置和垂直位置”兩個命令的搭配使用。教師通過教室位置的類比，使學生理解了通過二維坐標能夠確定平面上的點位，接著讓幾個學生扮演“小魚”。每條“小魚”左右手各有一個骰子，在出發(fā)前兩手同時投擲一次，根據得到的兩個數字到達教室內的指定位置。學生通過這一活動獲得了直觀的感受。接著，教師再告訴學生：在Scratch中也有一個骰子，就是“在幾和幾之間隨機選一個數”，然后讓學生在Scratch中再現剛剛表演的內容。雖然教師沒有操作示范，但學生都能理解并完成了任務。又如在“森林運動會廣播”一課，要求通過單擊“開始”按鈕，讓所有“運動員”到指定位置并開始賽跑，比賽結束后切換舞臺背景進行頒獎。在教學時，教師扮演發(fā)令員（發(fā)揮“按鈕”和“廣播”的功能），請學生扮演小動物，當學生收到“廣播”后執(zhí)行指令到達指定位置，這樣就把程序表演出來了。在開始編程后，每個學生都能理解“廣播”的邏輯意義，并能夠舉一反三，用“廣播”完成了舞臺背景的切換。

2.將語句“講”出來

算法的設計是程序設計的關鍵，表示一個算法可以用很多形式，常用的有流程圖、PAD圖、自然語言等。回顧編程語言的歷程：第一代程序員通過在紙帶上打孔實現用0和1的編程，第二代匯編語言可以通過指令來操作內存。從機器語言到匯編語言是一次偉大的飛躍，它代表著軟硬件的獨立。之后便是過程式語言，并產生了一種新的編程思想，即面向過程的程序設計?？梢栽O想，計算機語言的未來將越來越貼近自然語言，編譯器可以將自然語言轉化為機器可執(zhí)行的語言。

在小學階段的編程教學中，很多教師大量引入流程圖，認為這樣可以幫助學生分析程序設計，提高思維能力。而筆者認為，在進行算法教學時，可以結合“角色”通過自然語言的方式分析程序，這樣更貼近初學者的認知特點。例如，在教學條件語句時，可以結合各個角色，讓學生使用“如果……那么……”造句的方式將程序講出來：如果小車碰到紅色，那么小車停車;如果蒼蠅拍碰到蒼蠅，那么蒼蠅消失并加一分……實踐表明，使用自然語言描述能很好地幫助學生理解程序結構，能“講出來”是學生能夠理解和掌握的一種外在表現。

3.將概念“拿”出來

這里的“拿”指的是將抽象的概念具象化，讓它可感知、可“觸摸”。馬克思指出，思維的邏輯運動中存在著兩條方向相反的道路，第一條是“完整的表象蒸發(fā)為抽象的規(guī)定”，第二條是“抽象的規(guī)定在思維行程中導致具體的再現”。這兩條道路首尾相接，構成“具體—抽象—具體”的否定之否定的過程，也就是人對事物本質的完整的認識過程[3]。學習是從具體到抽象，再從抽象到具體的過程，抽象概念的轉化是教學設計中重要的一環(huán)。面對復雜概念的教學，教師可以引入生活中可參照的原型，將概念趣味化、生動化，使專業(yè)術語富有情感和活力，與可觸摸的世界接軌，幫助學生更輕松地掌握復雜概念。

例如，“小貓出題”一課的主要任務是認識并學會使用變量，并搭配隨機數完成計算小游戲。這是“變量”這一術語第一次出現在小學生的面前，如果理解不透徹會影響后期的學習。在教學時，一般步驟是先出示范例，通過演示兩個“加數”的隨機變化，引出“變量就是像加數這樣沒有固定的值，隨時發(fā)生變化的量”“給變量賦于一個簡短容易區(qū)分的名稱就是變量名”。這樣的設計雖然也使用了“加數”這一數學學習經驗進行了類比，但是很多學生仍然感到比較抽象。這時，就可以參考下面的例子，從學生們熟悉的生活場景入手教學“變量”。

教師先在黑板的邊緣貼上“光榮榜”“今日值日”的字樣，并畫好方框，然后開始提問。

教師：光榮榜里的學號會變嗎？

學生：會變的，誰表現好，誰的學號就可以出現在里面。

教師：方框里的數字會變，但是方框代表的意義會變嗎？

學生：方框代表的是“光榮榜”，意義不會變。

教師：我們可以把變化的數量稱為變量，數字雖然在變，但是數字代表的意義不會變。

此外，筆者在參加教研活動聽課時，還看到一位教師制作了一個紙盒子，盒子上面標注的是“變量名”，通過這種教具演示的方式也能較好地幫助學生理解“變量”。

三、豐富學生體驗，應用創(chuàng)新提升

編程的目的本來就不是脫離生活實際的，而是用于解決工作和生活中的問題。小學階段的編程學習除了制作小游戲外，也可以讓程序更加生活化。教師可以引導學生將學過的知識用于生活，模擬一些生活場景，拓展學生的生活經驗，培養(yǎng)學生學習、運用信息技術的興趣和意識。

如在自主設計的“電子點單——鏈表”一課，學習目標是通過鏈表和變量設計一款餐館的點單程序，要求能顯示菜名并自動結算。在完成基本功能后，學生們積極參與了程序的升級。正因為是基于生活，學生們提出了很多點子，如：美化界面，能夠支持在一體機上觸摸點菜，營造溫馨的消費環(huán)境;設置一個廚師角色，結合鏈表進行隨機叫賣，并實時說出消費額;能將錯點的菜品刪除并在總價中一并扣除相應金額;能設置會員卡功能，創(chuàng)設會員卡號，使用會員卡自動打折消費……學生也遇到不少困難，但也正是這些難點的攻克給他們帶來了快樂，最終呈現出功能多樣、風格各異的點單程序。

又如“誰是幸運星——造型的切換”一課，教師和學生制作了一款抽取學號的程序。抽簽是班級活動中經常用到的，學生們的作品活潑可愛，在班