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        信息技術課堂發(fā)展學生計算思維能力的探索與實踐

        2022-03-18 16:30:32羅榮
        廣東教學報·教育綜合 2022年11期
        關鍵詞:編程教學信息技術課堂計算思維

        羅榮

        【摘要】信息技術高速發(fā)展的時代,特別是《普通高中信息技術課程標準(2017年版2020年修訂)》發(fā)布以來,培養(yǎng)學生計算思維成為了發(fā)展學生核心素養(yǎng)必不可少的部分。如何對處于基礎階段的學生進行編程教學,激發(fā)學生的學習興趣,是信息技術課堂實施的關鍵內容之一。本文介紹了兩個“編程一小時”活動案例,為信息技術課堂中的編程教學提供參考,體現(xiàn)趣味活動在信息技術教學中的具體應用。研究結果發(fā)現(xiàn),“編程一小時活動”能開闊學生眼界,普及計算機科學,提升學生的計算思維。

        【關鍵詞】信息技術課堂;編程教學;計算思維

        隨著大數據、人工智能等新興技術的迅猛發(fā)展,數字化成為現(xiàn)代教育技術的新形態(tài)之一。計算思維的重要性越來越突出,受到國家教育部門的廣泛關注。早在2017年,《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中指出 “在中小學階段設置人工智能相關課程,逐步推廣編程教育,鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣”,目的是通過編程類學科的學習促進學生計算思維的發(fā)展?!镀胀ǜ咧行畔⒓夹g課程標準(2017年版2020年修訂)》也明確把計算思維列為學科核心素養(yǎng)之一。計算思維是一種思維方式,為解決問題的過程提供一種全新的視角,不僅只運用于計算機領域。

        盡管計算思維有著變革性的意義,然而對于如何在教育教學過程中提升學生的計算思維能力,中小學信息技術教師依然處于探索階段。一是多數信息技術教師對計算思維的理解仍然停留在操作層面,缺少理論支撐教學;二是在實際教學中,教師缺少對培養(yǎng)學生計算思維的活動設計;三是部分編程學科的操作難度高,沒有恰當地利用編程平臺和工具開展教學,導致學生缺少學習熱情和學習積極性,學生計算思維難以得到真正提升。

        “編程一小時”活動為有效解決計培養(yǎng)學生計算思維遇到的瓶頸提供了可能。變成一小時活動簡單易學,每個學生都能成為“小小編程家”。而且學習者能通過游戲來學習編程,有助于激發(fā)學生的學習積極性和學習熱情。

        一、案例描述

        “編程一小時”活動是一個全球性活動,英文為(The Hour of Code),縮寫為HOC。該活動已經在180多個國家和地區(qū)開展,數千萬學生參與了這項活動。任何人在任何地方,都可以組織此項活動,每次教學的時間為1小時左右,并且參與者不需要編程經驗,活動大多數是免費的。

        “編程一小時”所提供的都是非常有趣的編程游戲。讓不同年齡階段的學生通過游戲來學習編程,發(fā)展計算思維?!熬幊桃恍r”讓大家通過喜聞樂見的游戲方式來快速了解和學習編程。以下是課堂教學過程中的的2個實例。

        1.“編程一小時”活動之我的世界

        本活動通過讓學生在游戲“我的世界”中,根據指令完成任務來理解編程思維,其中指令中包含順序執(zhí)命令、條件判斷命令和循環(huán)命令,三種命令隨機組合,學生通過拖動鼠標移動對象來完成任務,如圖1、圖2。

        我的世界網址(http://mc.163.com/hourofcode/)為學生提供了3個學習編程的游戲,學習者可以根據自身情況選擇對應的難度關卡。在單擊“馬上體驗”按鈕后,可以打開“我的世界”游戲介紹頁面,學習者可根據需要觀看視頻或文字說明,隨后進入選擇角色的頁面,完成角色選擇后可單擊進入正式的游戲界面。

        編程闖關的方式:在頁面上使用鼠標把“模塊”一欄中的命令積木拖動到頁面右邊的灰色區(qū)域中,再按照任務的文字說明搭配組合好,最后單擊頁面左邊黃色的“運行”按鈕,將會顯示結果。完成后,可以單擊“繼續(xù)”按鈕進入下一關。在游戲中,學生按照命令將積木拖動到指定的代碼區(qū)域里,這樣計算機會自動執(zhí)行所有的命令。這些積木是事先準備好的,我們只需要按照每一關的要求進行組合即可。如單個的命令積木按照從上到下的組合就是順序執(zhí)行,“如果前面有熔巖,執(zhí)行……”就是條件判斷命令,“重復……次”就是循環(huán)命令。完成所有的關卡后,學生可以下載打印自己的電子證書,如圖3、圖4。

        此活動要求學生在編程過程中有清晰的邏輯認識,通過依次執(zhí)行命令來鍛煉學生的編程意識,發(fā)展計算思維。

        2.“編程一小時”活動之點燈機器人

        Lightbot——點燈機器人,是一款益智類的編程教育游戲,自問世以來就風靡世界。該游戲畫面精美,通過簡單的5個命令:前進、左轉、右轉、彈跳、點燈完成所有關卡,讓學生在玩耍中學會基本的編程思維。網址是https://lightbot.com/hour-of-code.html,打開后選擇Online Flash(in-Browser),就可以進入游戲。

        點燈機器人中包含了順序命令、循環(huán)命令、創(chuàng)建過程和調用過程。由以下三部分組成:(1)基礎部分(Basics):由非常簡單的順序命令組成,在規(guī)定的步數內讓機器人點亮畫面上所有藍色方塊的燈,就算完成本關。(2)過程部分(Procedures):引入了創(chuàng)建過程和調用過程的概念,難度超過基礎部分,學生可以根據畫面要求創(chuàng)建一個或兩個過程,并在主函數調用這一兩個過程點亮所有的藍色方塊的燈,不超過規(guī)定的步數,才算完成本關。(3)循環(huán)部分(Loops):通過創(chuàng)建過程和調用過程,包括過程自己調用自己(即編程中遞歸函數的概念),點亮所有的藍色方塊的燈,不超過規(guī)定的步數,則過關。

        同樣,完成了點燈機器人的全球編程一小時活動,同樣可以獲得相應的電子證書。

        通過以上2個實例,我們了解了“編程一小時”活動是通過生動有趣、寓教于樂的形式,為學生提供了學習基礎計算機語言,發(fā)展計算機思維的機會。形式與內容都與學生的年齡和興趣點非常貼近,深受學生喜愛。這就像學生起初學習外語時,枯燥陌生的語法往往很難引起學生的學習興趣,而通過大量的聽說訓練來培養(yǎng)學生的語感往往可以事倍功半,我們學習編程發(fā)展計算思維也應該首先培養(yǎng)一種“編程感”,然后再進行系統(tǒng)地學習計算機語言語法,算法等相關知識。

        二、結論和建議

        利用互聯(lián)網高速發(fā)展的數字世界,信息技術給社會生活帶來越來越多的影響和改變,發(fā)展數字世界的核心素養(yǎng)就是計算思維。將“編程一小時”活動引入信息技術課堂,能豐富、改善信息技術課堂教學。

        首先,“編程一小時”活動有利于學生更好地認識世界?!熬幊桃恍r”活動帶來豐富的信息化產品,并且使用物聯(lián)網、云技術、大數據將生活數字化,有助于學生在數字化時代開闊眼界。其次,“編程一小時”活動有利于培養(yǎng)學生的計算思維,并且指導日常決策,進而改變我們的日常生活,提高創(chuàng)新、改變世界的能力。最后,“編程一小時”有利于普及計算機科學,讓學生在一小時內學習到基本的編程知識。參與者可以使用可視化編程語言在游戲情景中體驗編程方法,發(fā)展計算思維。

        計算思維是新時代每個學生必備的核心素養(yǎng),學習編程,發(fā)展計算思維不是為了人人都成為程序員,而是為我們開啟新的思維方式。讓學生接觸并學習計算機語言,進而發(fā)展他們的創(chuàng)造性思維與抽象思維,并且培養(yǎng)獨立思考與解決問題的能力。

        參考文獻:

        [1]周以真.計算思維[J].中國計算機學會通訊,2007,3 (11) :83-85.

        [2]王旭卿.面向三維目標的國外中小學計算思維培養(yǎng)與評價研究[J].電化教育研究,2014,35(7):48-53.

        3386501908279

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