吳雙雙 浙江省杭州市南肖埠小學(xué)

美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授認(rèn)為，“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解的涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)”。從信息技術(shù)課程的育人角度來(lái)看，計(jì)算思維作為信息素養(yǎng)的基礎(chǔ)部分，是指學(xué)生在系統(tǒng)的學(xué)科學(xué)習(xí)過(guò)程中形成的，通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成問(wèn)題解決的方案；總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的過(guò)程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問(wèn)題解決中的思維品質(zhì)。

● 小學(xué)信息技術(shù)傳統(tǒng)課題的問(wèn)題

1.缺乏系統(tǒng)課程，學(xué)習(xí)難度大

機(jī)器人目前沒有統(tǒng)一的系統(tǒng)化課程，很多學(xué)生學(xué)習(xí)沒有系統(tǒng)性引導(dǎo)，有的編程能力較強(qiáng)，有的搭建能力較強(qiáng)，但在機(jī)器人學(xué)習(xí)中還有較大難度，需要搭建和編程等能力的綜合。

2.課堂時(shí)間較短，學(xué)習(xí)不充分

機(jī)器人學(xué)習(xí)需要更多的動(dòng)手實(shí)踐時(shí)間，可教師在課堂上?；ㄙM(fèi)大量時(shí)間講解新知，而課后又缺少學(xué)習(xí)資料和教師答疑的保障，使得多數(shù)學(xué)生很難完成任務(wù)挑戰(zhàn)，相應(yīng)地，搭建、編程、優(yōu)化、分享的能力也就大打折扣。

3.教學(xué)模式陳舊，計(jì)算思維較弱

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，了解學(xué)生計(jì)算思維現(xiàn)狀，筆者對(duì)138位六年級(jí)學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，其中男生68人，女生70人。只有39.13%的學(xué)生對(duì)圖形化編程掌握相對(duì)比較好，大部分學(xué)生都覺得學(xué)習(xí)編程有難度。因此，筆者認(rèn)為在教學(xué)機(jī)器人單元時(shí)，需要探索一種混合式機(jī)器人的教學(xué)模式，以拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的空間和效率，提升其計(jì)算思維能力。

● 培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)踐運(yùn)用

針對(duì)機(jī)器人日常教學(xué)中的問(wèn)題，筆者建構(gòu)了在線學(xué)習(xí)和線下研究相結(jié)合的“SAD+BPOS”混合式教學(xué)模式，在此模式基礎(chǔ)上開發(fā)課程，探索教學(xué)的應(yīng)用策略。

1.教學(xué)模式構(gòu)建

此模式有助于學(xué)生充分利用在線資源，拓展學(xué)習(xí)的空間，提高課堂效率以及學(xué)生的計(jì)算思維和小組合作等綜合應(yīng)用能力。

①在線學(xué)習(xí)：自學(xué)(Selfstudy)、任務(wù)分析（Analyse）、方案設(shè)計(jì)（Design）。課前將微課和任務(wù)導(dǎo)學(xué)案共享在“雙雙伴里”平臺(tái)，學(xué)生在線學(xué)習(xí)并進(jìn)行任務(wù)分析和方案設(shè)計(jì)，課前完成對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。在線平臺(tái)的課程資源使得學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)時(shí)間更加靈活，學(xué)生自主學(xué)習(xí)可將零碎時(shí)間有效利用起來(lái)。

②線下研究：搭建（Built）、編程（Programme）、優(yōu)化運(yùn)行（Optimize）、分享(Share)。在在線學(xué)習(xí)后，明確了任務(wù)，課堂上教師組織學(xué)生討論、答疑。面對(duì)不同學(xué)段的學(xué)生分層教學(xué)，面對(duì)1～3年級(jí)重在培養(yǎng)學(xué)生的積木搭建能力，4～5年級(jí)重在培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)編程和優(yōu)化運(yùn)行能力，6年級(jí)重在培養(yǎng)學(xué)生挑戰(zhàn)難度項(xiàng)目和分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的能力。在線下搭建、編程、調(diào)試運(yùn)行和分享展示的過(guò)程中，學(xué)生的計(jì)算思維逐漸形成。

2.教學(xué)策略應(yīng)用

筆者以VJC為編程手段，以WER機(jī)器人為載體，借助線上自學(xué)和線下合作探究相結(jié)合的方式，探索了旨在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)應(yīng)用，具體內(nèi)容如上圖所示。

在“SAD+BPOS”混合式教學(xué)模式實(shí)施中，開發(fā)適合自主學(xué)習(xí)的課程資源，實(shí)施途徑分為四個(gè)板塊：小靈感大創(chuàng)意、跟我學(xué)編程、WER機(jī)器人項(xiàng)目挑戰(zhàn)賽、WER創(chuàng)客作品展。圍繞每個(gè)板塊內(nèi)容進(jìn)行微視頻、導(dǎo)學(xué)案、微練習(xí)等共享資源的設(shè)計(jì)開發(fā)。

（1）在線學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

在線學(xué)習(xí)圍繞任務(wù)引導(dǎo)單自主學(xué)習(xí)并進(jìn)行任務(wù)分析、三視圖構(gòu)思設(shè)計(jì)。

①在線學(xué)習(xí)內(nèi)容分類。面對(duì)不同學(xué)段的學(xué)生分別設(shè)計(jì)機(jī)器人搭建、VJC編程、WER挑戰(zhàn)和作品展，學(xué)生可以在線自主學(xué)習(xí)視頻，具體學(xué)習(xí)內(nèi)容如表1所示。

表1

②任務(wù)學(xué)習(xí)導(dǎo)學(xué)單。學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)并進(jìn)行任務(wù)分析和方案設(shè)計(jì)（如表2），記錄疑惑點(diǎn)并在課堂進(jìn)行討論。

表2

（2）線下合作實(shí)踐

面對(duì)不同學(xué)段學(xué)生分別培養(yǎng)其動(dòng)手搭建、編程調(diào)試、創(chuàng)作分享的能力。

①小靈感大創(chuàng)意——低段重搭建。此板塊主要培養(yǎng)1～3年級(jí)初學(xué)者動(dòng)手搭建的能力，通過(guò)展示學(xué)生的作品、學(xué)生制作作品的過(guò)程和感悟，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)搭建機(jī)器人的一般步驟和流程，經(jīng)歷設(shè)計(jì)、搭建、改進(jìn)和展示分享總結(jié)幾個(gè)過(guò)程，調(diào)動(dòng)并激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作的興趣。

創(chuàng)意搭建：智能生活。

主題設(shè)計(jì)：現(xiàn)在生活越來(lái)越智能化，請(qǐng)圍繞這個(gè)主題進(jìn)行創(chuàng)意搭建，先構(gòu)思進(jìn)行作品的分析和設(shè)計(jì)。

主題搭建：根據(jù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行搭建，個(gè)別提問(wèn)并指導(dǎo)，及時(shí)調(diào)整。

作品展評(píng)：分享自己作品的亮點(diǎn)，其他組同學(xué)可以提問(wèn)和打分。

教師需要承擔(dān)的角色是指導(dǎo)者，學(xué)生創(chuàng)意搭建一系列機(jī)器人，應(yīng)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的能力、解決問(wèn)題的能力、糾錯(cuò)能力、表達(dá)能力及合作能力等。小組在“創(chuàng)意搭建”任務(wù)挑戰(zhàn)中，學(xué)會(huì)分析路線、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、展示分享。

②跟我學(xué)編程——中段重編程。此板塊主要面對(duì)4～5年級(jí)的學(xué)生，先讓學(xué)生觀看視頻，了解編程軟件使用的基礎(chǔ)知識(shí)，了解環(huán)境采集、出基地、馬達(dá)設(shè)置、走直線、走十字路口的程序設(shè)計(jì)，提供學(xué)習(xí)材料，供學(xué)生進(jìn)行隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。

編程課程：巡線轉(zhuǎn)彎。

分析路線：出基地—十字路口—右側(cè)T行路口—十字路口—右轉(zhuǎn)彎—按時(shí)巡線—到達(dá)套環(huán)任務(wù)路口。

路口巡線：左側(cè)路口和右側(cè)路口類型選擇；巡線速度、左轉(zhuǎn)差速和右轉(zhuǎn)差速的設(shè)置；循環(huán)次數(shù)、沖過(guò)路口時(shí)間。

轉(zhuǎn)彎模塊：過(guò)線條數(shù)、左馬達(dá)速度、右馬達(dá)速度、結(jié)束位置。

按時(shí)巡線模塊：巡線速度、左轉(zhuǎn)差速和右轉(zhuǎn)差速的設(shè)置，巡線時(shí)間。

通過(guò)課前學(xué)習(xí)，學(xué)生在課堂上有更多的時(shí)間實(shí)踐和思考，教師需要給予及時(shí)的引導(dǎo)和疑惑解答。通過(guò)編程，學(xué)生學(xué)會(huì)用軟件控制機(jī)器人的動(dòng)作運(yùn)行，經(jīng)歷了路線分析、程序編寫、程序調(diào)試的過(guò)程，逐漸培養(yǎng)計(jì)算思維能力。

③WER創(chuàng)客作品展——高段重分享。此板塊主要是6年級(jí)的學(xué)生，結(jié)合生活中遇到的各種問(wèn)題，進(jìn)行作品的設(shè)計(jì)、搭建和編程的過(guò)程創(chuàng)作。平臺(tái)發(fā)布學(xué)生參加比賽獲獎(jiǎng)的作品的視頻并進(jìn)行分析，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作的欲望。

WER創(chuàng)客作品：電子鋼琴。

生活難題：在生活中，鋼琴并不是每家都買得起。利用機(jī)器人硬件搭建一個(gè)鋼琴，通過(guò)編程控制鋼琴發(fā)聲，讓沒有鋼琴的孩子也能彈出樂(lè)曲。

創(chuàng)意特色：用材簡(jiǎn)單（琴身由WER材料和泡沫制作，琴鍵由傳感器制作）；初學(xué)者可彈出簡(jiǎn)單的曲子；具備防盜功能。

創(chuàng)客展：琴鍵由傳感器制作，琴身由WER材料和泡沫制作；初學(xué)者也可彈出簡(jiǎn)單的曲子。

結(jié)合學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，模擬鋼琴的發(fā)聲，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生在參與創(chuàng)客作品的創(chuàng)設(shè)中經(jīng)歷作品的設(shè)計(jì)、分析、搭建和展示分享的過(guò)程，提升計(jì)算思維和綜合應(yīng)用能力。

● 培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的成效

筆者運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查法、觀察法、訪談法等多種研究方法，對(duì)小學(xué)機(jī)器人“SAD+BPOS”混合式教學(xué)模式下的計(jì)算思維成效進(jìn)行了研究。

1.打破學(xué)習(xí)難題，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性

計(jì)算思維是學(xué)生終身發(fā)展不可缺少的思維形式，更是適應(yīng)信息時(shí)代的重要技能。筆者結(jié)合學(xué)生學(xué)情，制訂初段、中段、高段的差異化教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式破解了學(xué)習(xí)難題，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力，提升了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)提高了信息技術(shù)教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生終身發(fā)展做好鋪墊。

2.創(chuàng)新教學(xué)模式，提升學(xué)生綜合能力

機(jī)器人教學(xué)的重點(diǎn)在于通過(guò)實(shí)踐探索，使學(xué)生在身心自由中，自己建構(gòu)忘不了、能活學(xué)活用的知識(shí)，該教學(xué)模式下的機(jī)器人課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、計(jì)算思維能力、團(tuán)隊(duì)合作等綜合素養(yǎng)。調(diào)查顯示，70.29%的學(xué)生比較喜歡這種教學(xué)模式，還有7.97%的學(xué)生表示喜歡自己搭建編程，喜歡小組合作分享?！癝AD+BPOS”混合式教學(xué)模式，打破時(shí)間空間限制，指向計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐。

3.機(jī)器人教學(xué)仍需持續(xù)發(fā)展研究

通過(guò)初步探究可知，采用“SAD+BPOS”混合式教學(xué)模式使得教育教學(xué)成效有所改進(jìn)，但仍有很多挑戰(zhàn)需要面對(duì)，如如何探索更好的方式幫助計(jì)算思維較弱的學(xué)生更好地實(shí)踐和理解、如何在每周一節(jié)課的時(shí)間里保障學(xué)生的小組合作參與率等都是接下來(lái)需要繼續(xù)研究的方向。