張悅

摘要：近年來，國內(nèi)外都更加重視對科技人才的培養(yǎng)，編程教育也受到廣泛關(guān)注。開展中小學編程教育，如何使編程教育的效果最大化，如何培養(yǎng)孩子創(chuàng)新解決問題的能力，這值得我們思考。筆者從設(shè)計型學習與編程學習融合角度，介紹了設(shè)計型學習的內(nèi)涵和應(yīng)用價值，結(jié)合設(shè)計型學習模型及教學經(jīng)驗，設(shè)計出新的編程教學模型，并分享了其在具體教學實踐中的案例。希望能為小學編程教育研究提供一些理論參考，為一線教室編程教學提供一些建議。

關(guān)鍵詞：編程教學;設(shè)計型學習;教學實踐

一、引言

創(chuàng)造能力和科學技術(shù)水平是保證國家競爭力的關(guān)鍵所在，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的科技人才是各國教育要達到的目標，世界上很多國家已經(jīng)將編程教育納入到國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃當中。例如，芬蘭在2016年將編程教育納入國家核心課程。美國政府在2017年提出每年向中小學計算機科學教育投入2億美元，以大力支持科技教育的發(fā)展。日本于2020年啟用了《小學學習指導綱領(lǐng)》，其中明確要求小學在各課程中有計劃地開展編程教育，培養(yǎng)信息化人才。我國也同樣重視兒童的編程教育。我國在2017年發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》，明確提出在中小學階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，同時鼓勵社會力量參與開發(fā)寓教于樂的編程教學軟件和游戲。

重視編程教育對于培養(yǎng)數(shù)字化創(chuàng)新人才和提升科技競爭力是有利的。與其它學科學習相比，編程學習更加注重培養(yǎng)孩子以獨特的方式解決問題的能力。大量研究表明，設(shè)計型學習有助于提升兒童的創(chuàng)新思維能力。因此，本文將著重介紹如何將設(shè)計型學習融入到編程教學過程中以培養(yǎng)兒童的創(chuàng)新能力。

二、設(shè)計型學習的內(nèi)涵及應(yīng)用價值

設(shè)計型學習也叫基于設(shè)計的學習。國外學者克羅德納提出，設(shè)計型學習是一種基于項目探究的方法，即在真實的任務(wù)環(huán)境中，學生通過完成某個特定的設(shè)計任務(wù)，學習相應(yīng)的科學知識和技能。國內(nèi)最早引入設(shè)計型學習概念的是溫州大學王佑鎂教授，他認為設(shè)計型學習是一項基于項目的活動，在教學過程中，教師給學生提出挑戰(zhàn)任務(wù)，學生利用已學知識設(shè)計作品，再通過新學的知識，加以修改和設(shè)計。

結(jié)合編程課堂學習的目標和設(shè)計型學習的特征來看，將設(shè)計型學習應(yīng)用于編程活動是可行的。因為設(shè)計型學習具有開放性、協(xié)作性和迭代性，將其融入到編程學習過程中，可以激發(fā)兒童的好奇心和主動性，啟發(fā)兒童創(chuàng)造出具有新異性和獨特性的作品。具體來說，首先，設(shè)計型學習是開放性的，學生可根據(jù)自己的經(jīng)歷和能力去探索解決問題的方式。其次，設(shè)計型學習強調(diào)協(xié)作性。在作品設(shè)計過程中，學習者彼此分享創(chuàng)意和對作品的看法，大家從不同角度去理解和嘗試解決問題，從而碰撞出獨特的問題解決辦法。最后，設(shè)計型學習強調(diào)迭代性。在任務(wù)完成之后，通常要進行評價修改，這與編程學習的特征不謀而合，學生在一次次試錯中修正編程口令，提出新的想法。因此，基于設(shè)計的編程活動不僅能使學生對編程知識有更深入地了解和掌握，也能激發(fā)學生學習編程的興趣和創(chuàng)造力。

三、設(shè)計型學習在中小學編程活動中的應(yīng)用

許多研究者基于設(shè)計思維進行教學實踐并提煉出了設(shè)計型學習的相關(guān)模型，其中在教學場景中應(yīng)用較廣泛的有逆向思維模型和科學探究式學習循環(huán)模型。

（1）逆向思維模型

逆向思維模型由加州理工大學尼爾森教授提出。該模型基于布盧姆教學目標分類體系，強調(diào)真正的學習目標不是單純地記憶和理解，而是能夠使學生擁有分析問題、綜合解決問題的能力。它主張從問題出發(fā)，由學生動手嘗試。在學生初步制作完成后教師給予及時的指導，這時學生渴望了解更多信息，從而利于學生對知識的深入理解?？傊撃Ｐ凸膭顚W生積極思考，運用自己獨特的方法處理問題，但關(guān)于學生間如何協(xié)作未充分體現(xiàn)。

（2）科學探究式學習循環(huán)模型

科學探究式學習循環(huán)模型由佐治亞理工學院的克洛德納提出，主要為科學學習而開發(fā)。該模型主要可分為兩大部分：“設(shè)計”部分和“調(diào)查探索”部分。一部分偏向?qū)嵺`層面，強調(diào)學生通過檢索資料建立自己的假設(shè)，在學中做;另一部分強調(diào)認知層面，去進行實驗，在探究和調(diào)查中學。學生在這兩個過程中不斷重復，直到順利完成設(shè)計任務(wù)。該模型對教學步驟做了詳盡的描述，但其強調(diào)的調(diào)查探索部分對于編程教學活動不太適用。

根據(jù)設(shè)計型學習模型和編程教學的特點，我們設(shè)計出了如下模型：

1.確定目標：教師給定設(shè)計主題

2.設(shè)計創(chuàng)作：學生根據(jù)理解進行創(chuàng)作

3.分享講解：學生進行作品分享，老師進行指導

4.討論想法：學生針對老師的反饋進行討論

5.迭代作品：學生對作品進行補充、修改

6.再次分享作品：改進作品后再次展示作品

7.評價總結(jié)：教師對作品內(nèi)容和學習內(nèi)容進行整體評價

四、基于設(shè)計型學習的編程課程教學案例分享

該案例的學生主要為小學1-3年級的兒童。在開展具體的編程課程時，教師借助故事講解引入編程知識，學生通過小組合作完成知識的學習和故事創(chuàng)作，并運用編程知識填寫故事答案。在學習過程中，學生不斷修正認知，發(fā)揮創(chuàng)意，豐富自己的作品（下圖為作品展示）。大家的作品不僅運用到了編程知識，并且故事格外生動和有趣?？梢姡O(shè)計型教學方式讓大家充分展示自己的創(chuàng)意想法，組內(nèi)同學各自發(fā)揮長處，迭代效果顯著。

隨著信息化時代的發(fā)展，創(chuàng)新型科技人才的需求越來越多。基于設(shè)計型學習的編程教學具備開放、協(xié)作、迭代等特點，嘗試將更多的自主權(quán)交給學生，增添了學習的趣味性，讓學生從設(shè)計編程游戲開始，了解編程，喜歡編程，使用編程實現(xiàn)更多創(chuàng)意想法。