【摘 要】信息技術(shù)2.0時(shí)代推動(dòng)了編程教學(xué)的發(fā)展，作為世界三大科學(xué)思維之一的計(jì)算思維也逐漸成為計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。筆者針對(duì)編程教學(xué)培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維能力這一問(wèn)題，基于Python語(yǔ)言，設(shè)計(jì)出了一款簡(jiǎn)單、易操作的游戲，并構(gòu)建了游戲化教學(xué)模式。實(shí)踐證明，游戲化編程教學(xué)有利于激發(fā)學(xué)生編程興趣、提升學(xué)生計(jì)算思維水平。

【關(guān)鍵詞】編程教學(xué);計(jì)算思維;Python語(yǔ)言

2016年被計(jì)算機(jī)從業(yè)人員稱為“中國(guó)少兒編程元年”。在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》等一系列相關(guān)政策的出臺(tái)后，編程教育日益受到社會(huì)的關(guān)注，尤其在中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，更是備受關(guān)注。國(guó)家政策的支持、社會(huì)的認(rèn)可，導(dǎo)致越來(lái)越多的小學(xué)生參與到編程學(xué)習(xí)中，刮起了一陣強(qiáng)烈的“少兒編程風(fēng)”。

Python語(yǔ)言誕生于1989年，是一款面向?qū)ο蟮慕忉屝途幊陶Z(yǔ)言，具有強(qiáng)大的程序語(yǔ)言庫(kù)，方便調(diào)用，簡(jiǎn)單易懂。借助Python語(yǔ)言鍛煉學(xué)生的編程學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)他們的計(jì)算思維，已成為當(dāng)今學(xué)校信息技術(shù)教學(xué)的重心之一。計(jì)算思維在很多學(xué)科中都有涉及，并與閱讀、寫(xiě)作、算術(shù)等一起，成為學(xué)生日后突出個(gè)人能力的技能之一。換句話說(shuō)，Python的出現(xiàn)，使學(xué)生能夠更輕松地領(lǐng)悟計(jì)算思維。

1? ?Python課程有助于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)

在傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)中，教師與學(xué)生之間一般互動(dòng)較少，教學(xué)過(guò)程主要是學(xué)生模仿教師的操作步驟，完成一定的教學(xué)任務(wù)[1]。這樣往往會(huì)導(dǎo)致學(xué)生不能獨(dú)立地思考問(wèn)題。實(shí)際上，計(jì)算思維在信息技術(shù)教學(xué)中的體現(xiàn)是多方面的，將實(shí)際問(wèn)題抽象化，并分解成多個(gè)模塊，再通過(guò)合理的程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的求解，是培養(yǎng)計(jì)算思維、提升解決問(wèn)題能力的過(guò)程。

Python同C、C++、JAVA等都是程序設(shè)計(jì)時(shí)可以運(yùn)用的語(yǔ)言，但又有其獨(dú)特的一面。Python擁有更加簡(jiǎn)單的語(yǔ)法、豐富的語(yǔ)言庫(kù)，通俗易懂，容易入門，而且更加注重解決問(wèn)題的算法實(shí)現(xiàn)，也就是對(duì)于同一問(wèn)題，Python能夠用最少的語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的求解，節(jié)省計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間。Python重算法、輕過(guò)程的特點(diǎn)，更能讓學(xué)生減少修改語(yǔ)法錯(cuò)誤的時(shí)間，可以多花時(shí)間在找尋最便捷、有效的算法上。

2? ?研究方法

2.1? 文獻(xiàn)分析法

筆者在知網(wǎng)上查找了關(guān)于信息技術(shù)教學(xué)、計(jì)算思維培養(yǎng)、編程教學(xué)、游戲化教學(xué)的文獻(xiàn)后，梳理出基于計(jì)算思維的信息技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀，并總結(jié)出適合本文教學(xué)研究的教學(xué)方法——游戲化編程教學(xué)法。

2.2? 行動(dòng)研究法

該方法的應(yīng)用以實(shí)踐為基礎(chǔ)，以解決問(wèn)題為導(dǎo)向，注重實(shí)踐與行動(dòng)相結(jié)合。本文依據(jù)K-12標(biāo)準(zhǔn)能力層級(jí)和現(xiàn)階段小學(xué)信息技術(shù)的教學(xué)模式，設(shè)計(jì)出適合游戲化編程教學(xué)法的教學(xué)模式，并全程記錄了教學(xué)過(guò)程，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分析游戲化編程教學(xué)模式實(shí)踐中的問(wèn)題，并不斷修改、完善教學(xué)模式。

2.3? 訪談研究法

該方法是以訪談?wù)吆褪茉L者面對(duì)面口頭交流的方式，對(duì)某一問(wèn)題或者某些問(wèn)題進(jìn)行探討和研究。這一過(guò)程中，訪談?wù)咝柙敿?xì)記錄受訪者對(duì)問(wèn)題的見(jiàn)解，考慮受訪者的心理活動(dòng)和行為狀態(tài)。就本文涉及的研究方向而言，筆者需要在教學(xué)開(kāi)始前和結(jié)束后與任課教師交流，一方面是提前了解計(jì)算思維在課程中的運(yùn)用程度，為制定相關(guān)教學(xué)模式做準(zhǔn)備，另一方面是通過(guò)教師對(duì)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的評(píng)價(jià)，及時(shí)改進(jìn)教學(xué)方法，以便更好地開(kāi)展信息技術(shù)教學(xué)，提升學(xué)生的計(jì)算思維能力[2]。

3? ?研究過(guò)程

采用游戲化編程的教學(xué)方法，可以在娛樂(lè)過(guò)程中提高學(xué)生的計(jì)算思維能力。研究的整體過(guò)程分為文獻(xiàn)內(nèi)容的整合階段、教學(xué)實(shí)踐籌備階段、教學(xué)規(guī)劃實(shí)施階段、教學(xué)實(shí)踐分析階段、總結(jié)歸納結(jié)論階段。

第一是文獻(xiàn)內(nèi)容的整合階段，即通過(guò)對(duì)與研究?jī)?nèi)容相關(guān)的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行搜集和研究，對(duì)現(xiàn)階段教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，找出關(guān)鍵的幾個(gè)問(wèn)題點(diǎn)，從而確定研究課題。

第二是教學(xué)實(shí)踐籌備階段，筆者調(diào)查了揚(yáng)州地區(qū)近幾年中小學(xué)開(kāi)展編程教育的情況以及存在的問(wèn)題。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和與當(dāng)?shù)亟逃ぷ髡叩臏贤ń涣鳎贸霈F(xiàn)在編程教育的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題。

第三是教學(xué)規(guī)劃實(shí)施階段，筆者在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，選取一所比較適合開(kāi)展編程教學(xué)的學(xué)校，對(duì)學(xué)校編程教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施及學(xué)生學(xué)情進(jìn)行了解。教學(xué)規(guī)劃的實(shí)施為整個(gè)教學(xué)實(shí)踐研究最重要的步驟之一，教學(xué)規(guī)劃的實(shí)施分為六個(gè)步驟，即引起問(wèn)題、情境角色分析、思維導(dǎo)圖分析、拖拽搭建程序、問(wèn)題與調(diào)試和分享挑戰(zhàn)，以此設(shè)計(jì)游戲化編程教學(xué)方式的教學(xué)案例，并對(duì)班級(jí)進(jìn)行分析，把班級(jí)分為教學(xué)班和普通班。

第四是教學(xué)實(shí)踐分析階段，先在教學(xué)班和普通班進(jìn)行對(duì)比實(shí)踐教學(xué)，在不同的學(xué)習(xí)階段對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中筆者采用計(jì)算思維挑戰(zhàn)賽的模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行循序漸進(jìn)的能力維度測(cè)試，測(cè)試主要考驗(yàn)學(xué)生的思維能力、抽象能力和分解能力。教學(xué)前，筆者對(duì)兩個(gè)班進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，分析兩個(gè)班學(xué)生的計(jì)算思維能力是否存在較大差異，然后將每一次測(cè)試后的結(jié)果與前一次的結(jié)果對(duì)比，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS對(duì)四次計(jì)算思維能力測(cè)試的成績(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過(guò)對(duì)比，研究采用游戲化編程教學(xué)方法的教學(xué)班和采用啟發(fā)式教學(xué)的普通班在通過(guò)教學(xué)實(shí)踐后是否產(chǎn)生差異，并在每一次測(cè)試后對(duì)本次教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，針對(duì)問(wèn)題優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行下一次的課程教學(xué)實(shí)踐。

第五是總結(jié)歸納結(jié)論階段，完成教學(xué)實(shí)踐過(guò)程模塊之后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的游戲化編程教學(xué)模式的問(wèn)題，并進(jìn)行修改，使教學(xué)流程與內(nèi)容更加完善。通過(guò)SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行對(duì)比總結(jié)，找出教學(xué)實(shí)踐的不足。

4? ?教學(xué)模式構(gòu)建

根據(jù)Python語(yǔ)言的特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)實(shí)際情況，本文設(shè)計(jì)與構(gòu)建了基于計(jì)算思維的Python游戲化編程教學(xué)模式，主要包括教師活動(dòng)、教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生活動(dòng)三部分。本課題將教學(xué)活動(dòng)部分細(xì)分為八個(gè)步驟，即確定游戲選題、提出游戲設(shè)計(jì)主題、協(xié)作探究、知識(shí)構(gòu)建、解決問(wèn)題、Python作品創(chuàng)作、展示與交流、總結(jié)與評(píng)價(jià)。整個(gè)教學(xué)模式采用計(jì)算思維的方法進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)督。

5? ?教學(xué)活動(dòng)分析

5.1? 成績(jī)對(duì)比分析

在對(duì)兩個(gè)班同時(shí)進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，筆者做了四次計(jì)算思維測(cè)試，并對(duì)兩個(gè)班的四次計(jì)算思維水平成績(jī)進(jìn)行匯總分析。通過(guò)分析與解讀數(shù)據(jù)，以兩個(gè)班在三個(gè)教學(xué)模塊的成績(jī)變化來(lái)觀察教學(xué)效果。

兩個(gè)班的成績(jī)進(jìn)步幅度都較大，但是教學(xué)班的總體成績(jī)明顯高于普通班，教學(xué)班的最高成績(jī)?cè)?分左右，處于計(jì)算思維評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中“給出結(jié)果，結(jié)果正確，有解析，與計(jì)算思維無(wú)關(guān)”階段;普通班的最高成績(jī)?cè)?.3分左右，處于“給出結(jié)果，結(jié)果正確，無(wú)解析”階段。

對(duì)比實(shí)驗(yàn)的正向增長(zhǎng)數(shù)據(jù)可知，采用游戲化編程教學(xué)法的教學(xué)班學(xué)生計(jì)算思維水平的提高優(yōu)于應(yīng)用傳統(tǒng)教學(xué)法的普通班。

5.2? 訪談分析

本研究在開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，擔(dān)任G小學(xué)信息技術(shù)部主任的教師H一直參與其中，筆者對(duì)其進(jìn)行了兩次訪談。從第一次訪談中了解到，作為任課教師，H對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)工作以及游戲化編程教學(xué)活動(dòng)有一定理解，并基于此分析出了Python游戲化編程教學(xué)模式的利與弊，有利于今后推廣該教學(xué)方法。第二次訪談是在教學(xué)結(jié)束后，H在觀察了全部教學(xué)活動(dòng)后給出了三點(diǎn)建議。一是授課教師應(yīng)更多地關(guān)注學(xué)生完成任務(wù)后的總結(jié)工作，這樣不僅有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情，還能擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，加深知識(shí)的深度。二是在進(jìn)行任務(wù)演示時(shí)，不要只局限在游戲中，也可以借助多媒體設(shè)備，更加生動(dòng)形象地將過(guò)程與結(jié)果展現(xiàn)給學(xué)生。三是課后教師應(yīng)該幫助并引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)作，這樣有利于學(xué)生對(duì)下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)和掌握。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)計(jì)算思維的關(guān)注度越來(lái)越高，引發(fā)了一系列研究。但這些關(guān)于計(jì)算思維的研究主要集中在高等教育階段，對(duì)基礎(chǔ)教育階段的研究比較少，計(jì)算思維的培養(yǎng)應(yīng)從基礎(chǔ)教育階段開(kāi)始，是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程。隨著Python程序設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)，對(duì)學(xué)生從小進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)成為了可能。本研究從Python程序設(shè)計(jì)軟件本身出發(fā)，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了基于計(jì)算思維培養(yǎng)的Python游戲化編程教學(xué)模式，同時(shí)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的課程案例，通過(guò)教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證了游戲化編程教學(xué)有助于學(xué)生計(jì)算思維能力的提升。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]陳秋燕.高中Python程序教學(xué)的實(shí)踐與思考——以《趣味小游戲程序設(shè)計(jì)》為例[J].教育信息技術(shù)，2019（Z1）.

【作者簡(jiǎn)介】

趙雪（1993～），女，漢族，江蘇揚(yáng)州人，揚(yáng)州大學(xué)教育學(xué)院小學(xué)教育專業(yè)2018級(jí)碩士研究生。研究方向：小學(xué)教育。