基于計算思維培養(yǎng)的中小學(xué)編程教育校本課程開發(fā)與實踐-2019年精選文檔

1、基于計算思維培養(yǎng)的中小學(xué)編程教育校本課程開發(fā) 與實踐【論文編號】 1671-7384 （2017）03-0061-05 隨著有關(guān)計算思維培養(yǎng)理論與實踐的不斷深入， 單純由“信 息素養(yǎng)”觀念所主導(dǎo)的信息技術(shù)教育越來越不適應(yīng)當(dāng)前國內(nèi)的 中小學(xué)信息技術(shù)教育。 重視計算思維培養(yǎng)的發(fā)展趨勢， 讓學(xué)生全 面理解在信息時代的生活環(huán)境， 并利用所學(xué)到的技術(shù)， 利用學(xué)科 思維的方式去解決生活中碰到的實際問題。 編程教育作為學(xué)校校 本課程的內(nèi)容，可以很好地補(bǔ)充當(dāng)前中小學(xué)信息技術(shù)課程的不 足，滿足不同學(xué)生的興趣需求。在編程的過程中，掌握一些算法 的知識，擴(kuò)大學(xué)生的視野， 增強(qiáng)問題解決能力， 給學(xué)生帶來快樂、 減輕壓

2、力，使學(xué)生在繁重的學(xué)習(xí)中得到放松。根據(jù)當(dāng)前信息技術(shù)教育學(xué)術(shù)界主流的思想以及國內(nèi)外形勢 的分析，我們認(rèn)為， 編程教育對學(xué)生在計算思維的培養(yǎng)方面有著 得天獨厚的優(yōu)勢， 有助于培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力和問題解決能 力。上海市中小學(xué)拓展型課程指導(dǎo)綱要指出，拓展課程的科 目方案的編制， 應(yīng)充分考慮各年級學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)、 興趣特點等 要素，以提升學(xué)生對科目的關(guān)注程度與投入程度。由此可見，在 中小學(xué)開發(fā)編程教育校本課程是非常有必要的。編程教育校本課程開發(fā)的策略和方法 編程教育校本課程開發(fā)，除遵守基本的校本課程開發(fā)要素外，也要有一定的策略和方法。1. 以項目引領(lǐng)，注重問題分析、解決 通過編程教育發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生的

3、計算思維， 我們需要改變以 往學(xué)習(xí)編程語言的方法。 很多計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生都學(xué)習(xí)過計算機(jī) 編程語言，但是卻不能寫出一個完整的程序。原因在于，其學(xué)習(xí) 過程中，只是學(xué)習(xí)表達(dá)式、循環(huán)、條件判斷等命令行，最終只能 學(xué)到該編程語言的語法結(jié)構(gòu)， 而不能應(yīng)用于現(xiàn)實問題的解決。 周 以真指出， 計算思維培養(yǎng)的關(guān)鍵是“抽象”和“自動化”， 不孤 立地教編程， 一開始就讓學(xué)生把抽象和實現(xiàn)“自動化”的編程結(jié) 合起來， 這也是我們開發(fā)校本教材的總原則。 編程只是實現(xiàn)問題 “自動化”解決的一個部分， 學(xué)生通過了解項目中提出的問題和 需要解決的問題， 一開始就把解決問題的思路與解決實際問題結(jié) 合起來。在解決問題的過程中，分

4、析問題、規(guī)劃制定解決方案， 并引導(dǎo)學(xué)生用批判性思維來衡量方案的可行性，然后再著手實 現(xiàn)。編程教育校本教材， 在如何選擇項目上， 需要遵循一定的方 法。（1）項目主題選擇從身邊實際問題出發(fā)。為培養(yǎng)學(xué)生解決 實際問題的能力， 項目主題要選擇接近生活、 能切身感受到的主 題，這樣容易引起學(xué)生的共鳴。 如日常生活中常碰到平均數(shù)的問 題，計算商品的平均價格、平均成績等，讓學(xué)生考慮如何用計算 機(jī)科學(xué)的思維去解決相應(yīng)的問題， 通過學(xué)生對問題的分析和實踐操作，推動到相似問題的一般性解決方案中去。（2）項目主題選擇的趣味性。編程教育校本教材項目選擇 的主題還應(yīng)該考慮到學(xué)生的年齡特點和認(rèn)知程度， 項目主題的趣 味

5、性直接影響項目開展和學(xué)生實踐的效果。 選擇學(xué)生感興趣、 容 易理解的項目， 可以促進(jìn)學(xué)生對問題的深入思考， 并觸動其對問 題的分析。2. 以 Scratch 為載體，降低編程準(zhǔn)入門檻 編程教育的開展需要依托一門程序語言。 繼 LOGO語言之后， 美國麻省理工學(xué)院多媒體實驗室推出了一種新的程序式語 言 Scratch 。這是一種類似于搭積木的可視化程序編寫方式， 一經(jīng)推出，就受到了廣大初學(xué)者的青睞。（3）支持的硬件越來越多。隨著 Scratch 編程軟件被廣大 使用者不斷青睞，與其對接的外部硬件設(shè)備也越來越多，如 MakeBlock 、Labplus 、樹莓派等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品都結(jié)合了硬件傳 感器

6、，使編程的內(nèi)容不僅僅局限于電腦屏幕， 而是可以通過編程 控制外部設(shè)備，拓展了 Scratch 的可編程應(yīng)用空間。3. 以 STEAM為課程框架，拓展學(xué)生視野STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)）教育五個學(xué)科跨 界結(jié)合，打破常規(guī)了學(xué)科界限。在編寫編程教育校本課程時，我 們也考慮把這些領(lǐng)域的項目有序地放到一起， 以此讓學(xué)生有機(jī)會 接觸各個領(lǐng)域的問題、知識，激發(fā)其興趣愛好。STEAM教育注重與現(xiàn)實世界的聯(lián)系， 注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。 它讓學(xué)生們自己動手完成他們感興趣的并且和他們生活相關(guān)的項目， 從過程中學(xué)習(xí)各 種學(xué)科以及跨學(xué)科的知識。選擇與 STEAM教育相關(guān)領(lǐng)域的項目，并且與現(xiàn)實生活結(jié)合， 我們

7、在開發(fā)教材的過程中， 設(shè)計了如表 1 的課程目錄。 選 擇這些項目的同時，還需要考慮以下幾個方面的內(nèi)容。（1）程序設(shè)計相關(guān)知識點的合理分布。作為編程教育的校 本教材，選擇 Scratch 編程語言為載體， 需要考慮針對 Scratch8 大模塊知識點的合理分布， 學(xué)生通過系列項目的實踐， 熟練掌握 基于 Scratch 的基本程序設(shè)計。對于初學(xué)程序設(shè)計的學(xué)生而言， 控制、偵測、數(shù)字和邏輯運算以及變量四大模塊中一些基本功能 有一定的難度， 學(xué)生只有在不斷的實踐中慢慢體會與提高。 對于 一些相似的功能，如動作、外觀中的大部分功能，學(xué)生使用一次 后，就可以基本理解。 針對這些功能， 可設(shè)計在教材的練

8、習(xí)部分， 鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性的使用，而無須覆蓋在教材的主題部分。（2）項目跨學(xué)科特性、拓展性。校本教材雖然基于STEAM教育的五種類型進(jìn)行了項目的劃分， 但是每個項目內(nèi)部還存在著 跨學(xué)科的知識。 有些知識學(xué)生可能沒有接觸過， 就需要在項目中 進(jìn)行必要的知識拓展， 以幫助學(xué)生理解項目闡述的問題或者幫助 學(xué)生解決碰到的實際問題。 如針對三年級學(xué)生而言， 還沒有接觸 過坐標(biāo)的概念， 要把角色移動到某個坐標(biāo)位置， 就需要把坐標(biāo)的 概念闡述清楚，便于學(xué)生理解計算機(jī)屏幕是由無數(shù)個點組成的， 每個點都有橫、豎兩個維度的值，以確定點的位置，我們稱之為 點在屏幕上的坐標(biāo)。 角色所在的位置， 其實就是屏幕上的某個

9、點 的位置， 也是一個坐標(biāo)通過類似的知識拓展， 學(xué)生可以了解 更多跨學(xué)科的知識。4. 以學(xué)生認(rèn)知規(guī)律為基礎(chǔ)，遵循編程學(xué)習(xí)的一般規(guī)律 對于學(xué)生而言， 學(xué)習(xí)計算機(jī)編程有利于發(fā)展抽象思維， 有利 于學(xué)會一種新的解決問題的技能， 從而能自覺將之應(yīng)用到未來的 日常生活、學(xué)習(xí)和工作中去。學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的時候，由于其年 齡特征、 知識結(jié)構(gòu)和生活經(jīng)驗的限制， 在分析問題和解決問題的 過程中還需要不斷的引導(dǎo)。（1）在內(nèi)容的編排上，遵循由淺入深的規(guī)律。編程教育培 養(yǎng)的解決問題的方式，自然是通過程序設(shè)計解決某些實際問題。 在此之前，作為校本教材， 也需要做好程序設(shè)計的相關(guān)鋪墊工作。 如在項目的先后順序編排上， 需要

10、考慮程序設(shè)計所需知識的循序 漸進(jìn)。在教材的前面部分所安排的項目， 程序?qū)崿F(xiàn)不能過于復(fù)雜， 可用一些情景影片、 知識介紹性的項目， 如太空探險、 生態(tài)園等， 學(xué)生制作一個以介紹為主的程序， 或制作一段情景動畫， 在培養(yǎng) 學(xué)生興趣的同時， 實踐程序設(shè)計的相關(guān)模塊功能的應(yīng)用方法。 接 下來，可引入控制類模塊的功能，如條件判斷、循環(huán)等，學(xué)生在 了解計算機(jī)強(qiáng)大的運算能力及規(guī)范的運行流程的情況下去運用 這些控制類功能。學(xué)生可以體會到在什么情況下需要用到循環(huán)， 在什么情況下需要進(jìn)行條件的判斷， 通過項目的不斷實踐， 慢慢 體會。最后，再上升到程序功能的綜合應(yīng)用， 如開發(fā)一些小游戲， 對游戲中的角色、變量、狀

11、態(tài)加以控制等。（2）編程教育解決問題的標(biāo)準(zhǔn)化流程。編程教育還關(guān)注一 個重要的問題： 學(xué)生學(xué)會從碰到問題到解決問題的標(biāo)準(zhǔn)化處理流 程以及養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣， 即解決問題的習(xí)慣。 有過程序開發(fā) 經(jīng)驗的人都知道， 要開發(fā)一個應(yīng)用通常要經(jīng)過需求設(shè)計、 詳細(xì)設(shè) 計、代碼編寫、調(diào)試、發(fā)布這樣的基本流程。在中小學(xué)實施編程 教育，我們不是以培養(yǎng)程序員作為目標(biāo)， 但學(xué)生需要清晰地了解 解決問題的一般過程。我們需要引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行認(rèn)識和分 析、探討問題的關(guān)鍵之處、 選擇性地使用合適的方法并對解決過 程的關(guān)鍵步驟進(jìn)行深入的探討。 如問題考慮是否存在缺陷， 是否 還有其他可能存在的情況發(fā)生等， 不斷地提出質(zhì)疑， 通

12、過不斷地 思考和分析問題規(guī)劃程序開發(fā)的流程，最后上機(jī)進(jìn)行實踐。編程教育校本課程開發(fā)與實踐的注意事項1. 課程開發(fā)的注意事項 校本課程要依據(jù)課程目標(biāo)和國家課程理念進(jìn)行課程開發(fā)， 應(yīng) 該體現(xiàn)課程的系統(tǒng)性。 在開發(fā)編程教育校本課程的過程中， 還有 以下幾個注意事項。（1）課程內(nèi)容選擇要有廣度。所謂廣度是指在課程開發(fā)的 過程中， 不但考慮基礎(chǔ)性的知識， 而且需要考慮內(nèi)容的新穎性和 實時性， 能使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程的過程中接觸較新的技術(shù)， 了解當(dāng) 前最新的技術(shù)發(fā)展，開拓眼界，為激發(fā)其創(chuàng)造能力提供基礎(chǔ)。如 需要考慮融入外部硬件的控制編程， 尤其在中高年級。 編寫與外 部設(shè)備交互的程序， 能激發(fā)學(xué)生的興趣， 同

13、時培養(yǎng)其動手實踐能 力，消除技術(shù)的神秘感。（2）課程內(nèi)容實施要有梯度。所謂梯度是指課程內(nèi)容的選 擇要適合不同年齡學(xué)生的不同需求。 如低年級學(xué)生宜選擇一些以 動畫設(shè)計為主的內(nèi)容， 在學(xué)習(xí)編程工具和編程知識的同時培養(yǎng)興 趣；中高年級的內(nèi)容則偏向于算法思維和問題解決能力的培養(yǎng)。（3）課程內(nèi)容呈現(xiàn)要有智度。作為中小學(xué)信息技術(shù)課程的 補(bǔ)充教材， 要規(guī)避編程純技術(shù)的內(nèi)容呈現(xiàn)方式， 如為了讓學(xué)生能 自己編寫程序， 把程序中的表達(dá)式、 循環(huán)和條件判斷語句先進(jìn)行 教授。在問題解決的過程中，用到一個教授一個，讓學(xué)生體會程 序語法的實際用法和作用。 中小學(xué)編程校本課程是為了培養(yǎng)學(xué)生 的計算思維，在教材編寫過程中，要體現(xiàn)問題解決的過程，通過 一些提示性的語言激發(fā)學(xué)生的思維， 或引導(dǎo)其對問題進(jìn)行思考和 分析，或激發(fā)其創(chuàng)造性思維進(jìn)行程序的拓展和延伸。2. 課程實施的注意事項（1）鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)作。創(chuàng)作的過程同樣是反復(fù)實踐的過 程，把課內(nèi)的知識遷移到其他問題的解決中去。在編程教育中， 學(xué)生通過自身的努力每完成一個項目， 定會收獲編程教育帶來的 喜悅。在教材的編寫過程中，每個項目的課后練習(xí)部分，可鼓勵 學(xué)生在項目的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上， 創(chuàng)作屬于個人的作品， 激發(fā)其創(chuàng)造性 思維。2）鼓勵學(xué)生 ?M行作品的改編。教材中的實例可以幫助學(xué) 生理解如何用計算機(jī)科學(xué)來解決一些實際問題， 在此基礎(chǔ)上學(xué)生 更容易收獲成