基于故事的项目式儿童编程课程设计

孙怡然

摘要：在人工智能时代，儿童编程教育是培养儿童数字技能、计算思维的重要方式，但是从当前开展编程教育的研究现状看，针对小学低段学生编程课程方面的研究较少，学生的学习兴趣不高。本研究基于儿童对编程学习的接受程度，以某编程工具为载体，将故事融入项目式编程学习的设计中，利用讲故事的方式构建一个适用于编程学习的情境，将故事和编程学习相融合，在完成构建故事情境的过程中培养儿童的编程兴趣和基本的计算思维。

关键词：故事教学；项目式学习；儿童编程；课程设计

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）09-0091-04

课程设计背景

面向人工智能时代，儿童编程教育作为培养儿童数字技能、计算思维的重要方式，成为教育改革与深耕的发力点。[1]各国纷纷制定政策加速儿童编程教育发展：美国计划十年普及中小学编程教育；英国政府规定5～16岁儿童学习编程;2017年我国出台《新一代人工智能发展规划》，指出在中小学设置人工智能的相关课程，逐步推广编程教育。[2]《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》提出学生具备解决问题的能力，发展计算思维，能采用计算机科学领域的思想方法界定问题，分析问题，组织数据制订问题解决方案，并对其进行反思和优化。

然而，当下儿童编程课程设计多沿用成人编程课程设计思路，重技能轻能力，重知识传授轻方法引导，对儿童学习编程的方法研究较少，适合儿童学习编程的课程品质有待提高。儿童编程行业报告显示，儿童编程行业目前存在许多共性问题，其中包括师资力量不足、课程内容同质化严重、平台以及服务不完善等。编程教育不仅仅需要新技术的加持，更需要通过课程来赋予新技术的教育意义。因此，从我国儿童编程教育现状来看，如何有效应用新技术提升儿童学习编程的兴趣，培养儿童计算思维能力是当前亟待解决的问题。

课程设计

1.课程设计原则

（1）教育内容科学性，教学过程故事性

考虑到小学低年级学生抽象逻辑思维尚未发展，知识经验比较少，具体形象思维占优势，在进行课程内容设计时，应将硬件模块搭建与编程知识学习相结合，找出抽象的编程概念在生活中的原型，教师通过编写故事模拟实际生活中的场景，引导学生运用编程解决现实的问题。课程内容设计既关注知识学习的螺旋上升，又关注学生思维能力的发展。学生拼搭模块创建故事场景，设计机器人角色，编程驱动角色表演，教师带领学生配合机器人角色将程序“演”出来，将语句“讲”出来，将隐性思维变化显性化，帮助学生增强逻辑思维能力。

（2）教学方法项目式

本课程采用项目学习的方式进行，项目式学习以学生为中心，学生根据故事情境指向现实世界的任务和问题，通过自主探究、小组合作等方式来完成学习，教师为学生提供一定的学习支撑和引导，最终的项目成果为学生与机器人共同表演的实景故事。通过项目式学习可以让学生较容易进行编程学习，提高学生学习兴趣。

（3）教育观念创新性、社会性

本课程主要是培养学生独立思考、动手动脑的能力，社会责任感、时代使命感，以及勇于实践和创新的精神，促进少年儿童全面发展、健康成长。本文中儿童编程故事的主题源于社会热点和儿童感兴趣的身边事，倡导“用编程学”而非“学编程”，用编程模拟解决生活问题和社会问题，并以儿童编程学习过程中思维能力的转变与提升为目标，聚焦于编程教育过程中儿童问题思维、计算思维、批判思维、合作思维和创新思维。

2.课程目标

根据小学低段学生的认知发展特点和美国麻省理工学院终身幼儿园研究小组在多年研究基础上提出的计算机思维三维框架[3]，笔者确定了本课程的目标，具体如下。

（1）知识与技能目标：掌握计算概念

计算概念是指基本的计算機科学概念。学生掌握在某一编程软件中使用顺序、循环、并行、事件、条件、运算符、数据等计算概念，会应用某编程工具中的电子元器件并驱动硬件。

（2）过程与方法目标：应用计算实践

计算实践关注的是学生完成任务、解决问题方面，学生利用编程工具创建互动媒体的学习过程和问题解决策略。学生可以综合应用递增和重复、测试和调试、再利用和再创作，以及模块化策略，具体如表1所示。

（3）情感态度与价值观目标：计算观念

计算观念是设计者在使用软件平台创建互动媒体过程中，不断形成的对自己与他人关系以及他们周围世界的理解。[4]教师主要通过穿插故事线，引导学生以角色代入的方式在编程世界里感受并理解自己与他人、环境、自然、社会的关系，从而培养学生健康人格和塑造学生思维习惯。

3.课程内容

本课程的设计首先依据基本计算概念和某编程机器人硬件模块列出课程的知识点，其次根据社会热点和学生感兴趣的身边事进行故事情境设计，最后依据故事和知识点设计任务。本研究选取的故事主题是社会热点话题“生态环保”，教师讲述学生想象中的开心农场故事，根据计算概念找出开心农场中的原型并生成任务，在故事编演过程中自然地将所有的任务贯穿起来，在进行每节课的内容设计时都硬件模块搭建与编程知识学习相结合，调动学生学习兴趣。最终，学生通过每一节课的任务积累共同创作完成“开心农场”故事的每一幕。“开心农场”课程内容大纲如下页表2所示。

4.课程评价

通过学习编程，可以提升学生高效解决问题的思维方式，培养团队协作能力和沟通能力，还可以增强儿童的自信心、耐心和专注力，最终提升学生解决真实问题的能力。[5]这些能力的评价很难通过传统的诊断性评价实现，因此，学生学习过程中的形成性评价就显得尤为重要。本研究采用作品取样系统评价方法，作品取样系统包括课堂观察发展检核表、作品集和综合报告。

（1）过程性评价

通过课堂观察发展检核表对学生一学期课程的观察记录可知，学生的创造性思维和创造性人格从尚未发展达到了发展中，其中在创造性思维上，注意力、思维流畅性、思维独特性达到熟练程度；在创造性人格上，好奇心、想象力、表达力和沟通力达到熟练程度。

（2）总结性评价

总结性评价分为科学知识与技术的应用、空间能力、计算思维三个维度。根据这三个维度评价量规，本课程学生学习效果达成度分别为非常符合期望、比较符合期望、不符合期望。总结性评价主要通过观察学生在解决实际问题、搭建积木、与同伴互动与探索时所展现的所知所能，分析作品集及记录和评价学生的知识、技巧和行为的观察日记，以及最后的情景剧“开心农场”人机协同表演进行。

通过课程实验，从整体完成度来看，学生可以应用科学知识与技术，通过搭建积木硬件提高空间能力，在遇到困难时，可以像程序员一样去进行问题分解、综合、调试，具有一定的计算思维，学生学习效果比较符合期望。同时，学生的注意力、想象力、表达能力和创造性思维也有所提升。

结语

本研究進行了为期两年的教学实验，并将过程性评价和总结性评价相结合开展了课程评价。研究表明，基于故事的项目式儿童编程课程具有可行性和有效性。在编程课程设计中采用基于故事的项目式学习，解决了儿童“如何学”的问题，即能够让儿童主动学和喜欢学编程。通过项目式学习，儿童带着任务主动学习，每个任务以新内容叠加旧知识“滚雪球”的形式，降低儿童学习编程语言的难度，儿童通过想要搭建的机器人动起来而主动学习较难理解的编程语言，在一定程度上提高了学习效率。基于故事的课程内容设计具有一定的创新性，激发了儿童学习编程的兴趣。此课程有助于儿童掌握编程基本知识，初步培养了儿童的计算思维能力，增强了其社会责任感。

参考文献：

[1]张进宝，姬凌岩.中小学信息技术教育定位的嬗变[J].电化教育研究，2018（05）：108-114.

[2]中华人民共和国中央人民政府.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[DB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[3]王旭卿.面向三维目标的国外中小学计算思维培养与评价研究[J].电化教育研究，2014（07）：48-53.

[4]孙立会，周丹华.国际少儿编程教育研究现状与行动路径[J].开放教育研究，2019（02）：23-35.

[5]许雪松.基于儿童生活经验的编程能力提升策略[J].基础教育参考，2019（14）：38-40.