基于高阶思维的小学程序设计教学实践探索

周晓明

【摘 要】本文分析了基于高阶思维的小学程序设计教学的作用，并提炼了六个教学步骤。实践证明，基于高阶思维的小学程序设计教学能让学生的自主探究能力、合作学习能力和创新能力都得到提高，让程序设计课堂也更有教学品质。

【关键词】高阶思维；小学程序设计教学；合作学习

【中图分类号】G434  【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2023）01-053-02

问题分析

小学阶段开展的程序设计教学中，结构化思想的建立和算法教学的实施能有效培养学生分析问题、解决问题的能力，从而提升他们的思维品质和创新能力，使他们能更好地适应未来的信息社会。但学生在实际的程序设计学习中却存在一些问题，如采用死记硬背的方法，依葫芦画瓢地搭建脚本；再如处于被动式学习的状态，缺少深入研究、不断完善的积极态度，作品千篇一律，缺乏创意。这样的课堂里，学生看似完成了学习任务，但实则没有达到程序设计教学的初衷，学生的思维能力和创新精神并没有在教学中得到提升。

基于高阶思维的小学程序设计教学六步骤

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》指出：算法是计算思维的核心要素之一。小学程序设计教学的目的是让学生在面对问题时能理性思考，分析如何按照合理的逻辑顺序组织行动，从而更好地解决问题，如此反复分析、实践、修改、创造的过程就是一种类似于计算机程序工作的“编程”思维。“分析”“评价”“创造”作为布鲁姆教育目标中的高阶思维，与程序设计教学目的紧密相关。高阶思维的培养需要依托于真实情境下具有挑战性的学习任务，让学生在超越自身真实认知水平的情境中采用体验式、建构式的学习模式，在与他人互动、合作的过程中形成复杂的思维[1]。因此，程序设计教学中关注高阶思维的培养，旨在促进学生的深层理解、语言表达、论证推理、问题解决、知识迁移等思维能力的发展，从而真正实现学生思维品质和创新能力的提升，指向课程标准所强调的素养教学。笔者以小学图形化编程“设计迷宫游戏”一课为例，基于高阶思维设计教学流程。

1.分析问题，梳理需求

迷宫游戏是学生熟悉且感兴趣的活动项目，但游戏的规则是多样的，教师鼓励学生结合已有的经验，分析迷宫游戏所需的背景、角色及其动作特点。在这个环节中，教师首先应注重问题的“不确定性”，鼓励学生进行开放的探索活动，为个体的认知发展创造最近发展区；其次应注重任务的趣味性，尽量发掘学生感兴趣的编程素材，以此调动他们参与活动的积极性。

2.形成观点，建立算法

学生结合经验和软件特点，对迷宫游戏的整体效果有了初步的想法，然后针对角色如何走迷宫这个核心问题提出自己的观点。学生独立思考，用自然语言说清角色的动作特点，即将“走迷宫”这个不确定性的问题通过分解、序列、抽象等重新组织。此时，教师逐步出示（或者由学生绘制）流程图，用流程图理清思路，建立算法模型。教师应鼓励学生大胆发表自己的观点，包括一些虽然不成熟但有新意的想法，并引导学生用流程图等方式让思路更直观、清晰地呈现。迷宫游戏是学生第一次接触选择结构，教师利用流程图有效地帮助学生快速理解通过条件判断控制程序流程的结构特点。

3.编写程序，论证观点

学生根据算法模型，通过搭建舞台、编写脚本实现作品的整体效果来表现自己的设计思路。教师要引导学生去探究实现效果需要的新控件，以引导者的角度鼓励学生对编程任务进行计划和编排，并帮助学生将问题抽象分解为解决问题所需要的认知技能，从而能应用到今后相似的问题情境中。

4.组内讨论，完善算法

每个学生对于迷宫游戏的规则会有不同的观点，即使设计的角色动作特点类似，搭建的脚本也不尽相同。在组内讨论时，学生在对比自己与同学实现的效果及对应的程序后，表明自己是否认可或者需要提出质疑。讨论的目的不是为了比出最佳方案，而是让不同的见解、不同的思路在讨论中碰撞，从而让学生形成对问题多角度的思考和认知。经过小组讨论，结合教师的引导，学生梳理思路，对信息进行深层加工和结构化整合，将原本零散的、片面的想法整合形成更完善的设计思路，最终完善算法，修改并调试程序。

5.小组汇报，多元评价

小组汇报由教师主持，每个小组边演示作品边讲解设计意图，并接受其他小组的提问，在更大范围内对不同维度的信息进行综合。教师评价和反馈各个小组的作品，给学生树立文明互动、深层探究的榜样，既要善于发现作品中的亮点并给予表扬，同时也要深入挖掘作品中仍待完善之处。当小组提出不同观点时，教师引导学生展开小组间的探索性对话，进行班级层面认知的共同建构。小组汇报并非让学生达成一致意见，而是在有指导的参与中关注思考问题的不同角度，养成更综合全面地分析问题的习惯，达到知识层次、思维方式等学习品质的提升。

6.引领反思，提升素养

引领反思着眼于锻炼学生的元认知能力，促进自我调节的学习。此时教师不再局限于项目活动的内容，而是引导学生反思合作推理学习的过程，如反思在合作推理过程中的感受，收获了什么，还有哪里需要改善等。教师客观指出活动过程中学生展现的合作行为，肯定积极、主动的表现，指出游离、极端等需要改善的行为，促进学生真正主动地参与学习活动，完成由知识到素养的提升过程。

基于高阶思维的小学程序设计教学的作用

一是学生的合作意识增强。在学习过程中，小组内需要相互表达观点，加强协调配合和交流沟通，以此达到作品的最优化。通过学习，学生感受到小组合作、交流、沟通不仅能加速问题解决，而且更是一种情感的助力，他们越来越乐于接纳他人的观点，也逐步展现出多维度综合和完善设计的能力。

二是学生的思维品质得到提升。学生在完成编程任务的过程中，建立起新旧知识的联系，通过探索试错、反思判断、推理启发，实现了知识的获取、思维能力的提高。同时，学生需要辩证地思考在编程创作过程中可能会出现的各种思维的冲突，理性对待每一次的选择与尝试，从而促进了元认知能力的提升。学生在交流过程中，对他人的观点进行补充和修正，提出具有挑战性的问题推进深层思考，促进了对问题的分析能力。而大胆质疑同学作品中存在的问题，也培养了学生在问题解决和决策过程中的批判思维。

三是学生的创新能力得到培养。基于高阶思维的学习氛围是学生的一个轻松活跃的思维空间，学生在情景表达和程序设计过程中不断思考、提炼和反思自己的想法；在问题讨论、观点论证的过程中，努力挖掘问题的核心，成为自己行动的思考者、问题的解决者、思维的创造者；在小组内思维碰撞和小组间作品展评的过程中，扩大了感知范围，拓宽了思维；在探索、求异、突破中创新能力得到培养。

基于高阶思维的小学程序设计教学构建了一个开放性的问题情境，让学生在分析、创造、综合、元認知等一系列认知成分协同作用中进行探索性学习，通过建构式的互动创造新知识、提出新想法，而教师的支持性角色为学生提供了获得引导式参与的机会，帮助学生提升思维和认知水平[2]。教师的课堂行为是各种教育落地的“最后一公里”，因此，教师必须深刻理解和掌握程序设计理念及方式，并努力将程序设计教育的思维方式内化为自身教学修养与行为，在小学程序设计教学中，为学生提供更多创造新知识的机会，鼓励学生自由表达创意、深入探究编程方法，大胆质疑彼此的观点，通过与他人的互动建立新旧知识之间的联系，克服自身认知水平的限制，促进思维发展，从而提升信息科技课堂的教学品质。

参考文献

[1]马淑风，杨向东. 促进高阶思维发展的合作推理式学习[J]. 教育发展研究，2021（24）：64-73.

[2]孙立会. 聚焦思维素养的儿童编程教育：概念、理路与目标[J]. 中国电化教育，2019（7）：22-30.

作者单位：江苏张家港市白鹿小学