用案例教学撬动小学生基于图形化编程的计算思维发展

张燕红 山东省济宁高新区教研室

古丽娜 山东省济宁市普育回民小学

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的颁布，体现了信息科学与信息技术的融合，图形化编程平台凭借开源、可视化编程等优势成为不少教学内容实施的首选，但在教学过程中也出现了如内容选题、学习过程不恰当，案例资源不足等问题。因此，笔者基于相关理论与实践研究，尝试分析小学算法学习中如何基于图形化编程案例为教学“加力”，希望能给一线信息科技教师的教学提供借鉴。

● 案例教学为小学生计算思维形成提供的“作用力”

作为可视化的程序设计软件，小学图形化编程教学虽然凭其编程环境以图形化和模块化的形式增强了程序设计的可见性，学生操作起来更加容易，但是对处于初级学习阶段的学生而言，编程设计本身具有的复杂性与抽象性仍然影响着其学习编程的主动性和积极性。教师需要发挥案例教学多重作用力，以良好的问题设计、生动的情境创设，引导学生产生兴趣和乐趣，在体验与实践中去感受算法、探究控制和探索智能。具体来讲，在小学图形化编程教学中，案例教学可以从以下几个方面发力。

1.以“吸引力”调动学生学习的积极性

传统算法与编程教学主要以单一的灌输方式为主，而小学生正处于心智发展的关键时期，其身心发展特点决定了这种教学模式难以发展学生的创新意识、算法思想与计算思维。而通过案例教学，以案例形式具体地呈现教学内容，不仅能让学生产生学习编程的兴趣，而且能让学生通过对案例的分析、讨论掌握问题的解决思路、方法和流程，提升计算思维。

基于此，在开展小学算法与编程教育时，笔者积极探寻与小学生学习特征相匹配的案例，并将程序设计基础知识和编程思想的运用通过富有层次的问题、引人入胜的情景和过程恰当的交互功能等融入其中，使案例产生“吸引力”，让编程学习变得更有节奏、有收获、有思考，真正调动学生学习的积极性。

2.以“驱动力”发挥学生学习的主观能动性

信息科技课堂教学需要用案例“驱动力”来改变以往信息技术课堂教学中的传统教学模式，打破限制学生主体地位的被动局面，让学生感受到知识应用、问题分析、问题解决及信息科学原理探究的过程。案例教学采用师生、生生互动探究的方式，共同讨论生活化案例中体现出的数字素养与技能，学生在不同的问题、案例情境中运用学习的知识、方法与思维进行探索。

3.以“创新力”推进学生的计算思维发展

单纯的基于语法的编程教学，过于注重灌输知识，很少关注学生的计算思维发展，结果导致学生的个人创意不能及时得到发挥。而利用案例教学，可以引导学生在有趣的情境中带着兴趣投入学习，激发创作的欲望，促使其主动思考、分析问题，提出解决方案，通过编程解决问题，逐步形成计算思维；利用案例教学，学生可以在案例分析的过程中学习、巩固必要的操作要点、算法、语法等知识，发展计算思维，提高创新能力、实践能力。

● 以案例教学构建小学生计算思维形成的“动力”机制

1.建立撬动计算思维形成的“支点”

计算思维培养的重点是基于计算机特点的解决问题的方法与思维的发展，要达到这个目标需要具体的实践案例，即将算法知识与知识的学习方法作为撬动的“支点”。因此，需要基于图形化编程案例确立教学“中心内容”与“关键要素”。首先，对照课程标准和教学目标，选择与图形化编程课程相匹配的教学案例，准备好相关教学材料。其次，在图形化编程案例选定后，教师要进一步分析、理解案例内容，确定呈现案例的方式，如角色扮演、实物展示等。例如，《垃圾分类》案例的“支点”，是通过图形化编程软件的消息传递、造型模块和子函数模块、循环与判断语句的嵌套等编程知识内容，逐步完成一个垃圾分类科普的程序。其中，先要根据计算思维的“问题分解”方式界定垃圾分类的四大类型，然后通过计算思维的“抽象”将垃圾图片的“值”进行区分，接着通过“模式”将垃圾图片与相应垃圾桶对应，最后设计“算法”以拖动废弃物图片与垃圾桶匹配，不匹配即回到初始位置，匹配即角色消失，分数增加1。《垃圾分类》案例的素材、模块等，具有一定的典型性和复杂性，都需要提前准备，才能明确本节的实施“支点”。

2.通过分析、讨论、探究等深化问题解决，构成计算思维“动力臂”

学生作为学习的主体，要学会在教师的引导下合作、自主地分析、讨论、探究案例中的问题，从而在问题解决中构建起“算法”与“程序”的关联，这个结构是撬动计算思维发展的“动力臂”。作为引导者的教师，既要为学生营造适宜的学习环境，又要引导学生积极围绕图形化编程案例中涉及的编程问题进行组内和组间讨论，通过案例来启发学生，促进讨论的开展与分析的深化，最终使问题得到解决。例如，在案例《垃圾分类》中，通过给垃圾分类教师可以提出很多启发性问题，如怎样证明该垃圾是否被点击、怎样避免与其他角色互相干扰等，让学生思考、观察，进行探究性学习，提高学生的信息素养。此外，学生还需要对案例中的角色、脚本等进行深入分析，这样可以解决编程过程中所遇到的问题，掌握垃圾分类的常识。

3.用点评、总结、评价学习过程与结果，缩短计算思维形成的“阻力臂”

信息科技对小学生计算思维的界定并不局限于编程，因此教师在教学中也要采用多种评价方式，让每个学生都有收获，让计算思维的“阻力臂”更短一些，让撬动的效益更高。例如，在《垃圾分类》案例中，在展示交流中，可让学生对本组的垃圾分类作品进行演示，教师对其中的问题进行点拨，其他小组学生提问，发表不同的观点与看法，并对作品进行点评等。为了保证点评的效益，教师可引导学生从角色运用效果、技术实现和作品的疑问等角度出发，对照小组脚本编写情况，提出问题，并进行针对性的优化和改进。最后，教师要总结和归纳本节课所涉及的计算思维、算法思想、编程知识及其之间的关联。

综上所述，本研究基于图形化编程的案例教学，借鉴“杠杆原理”，用生动、具体的案例撬动学生课堂学习的兴趣点和积极性，培养学生的自主学习能力和创新精神，减少学生的学习困扰，发展学生的思维，即从案例内容“支点”的丰富、“动力臂”问题解决的加长、评价缩短“阻力臂”等多角度撬动小学生计算思维的发展，提高课堂教学的效益。实践证明，此研究对算法教学与计算思维培养具有积极的意义。