面向问题解决能力培养的小学编程教学探讨

翟琨

摘要：隨着信息技术的快速发展，编程教育逐渐走进了小学课堂。小学编程教学不仅仅是教授学生如何编写代码，更重要的是通过编程的过程，培养学生的逻辑思维、创新思维和问题解决能力。文章基于Micro：bit课程的教学实例，强调面向问题解决能力培养的小学编程教学的意义，对面向问题解决能力培养的小学编程教学策略进行探讨，旨在提高学生问题解决能力。

关键词：问题解决能力；小学编程；变脸小魔术；Micro：bit课程；能力培养

中图分类号：G623.58文献标志码：A文章编号：1008-3561（2024）07-0077-04

基金项目：本文系北京市教育学会“十四五”教育科研课题“面向问题解决能力培养的问题导向式小学编程教学实践研究”（编号：XC2022-048）研究成果

编程教学不仅能够培养学生的逻辑思维能力，还可以提高学生的问题解决能力。在小学编程教学中，教师通常会采用适合学生年龄和认知水平的编程工具和语言，如Scratch、Python等，引导学生逐步接触、理解、体验编程的逻辑操作、算法、数据结构、工程设计等通用的工程方法和数学知识。本文对面向问题解决能力培养的小学编程教学进行探讨，旨在为广大教育工作者提供有益的参考和借鉴，共同推动小学编程教学的创新与发展。

一、面向问题解决能力培养的小学编程教学的意义

1.培养学生计算思维

小学编程课程主要包括Micro：bit课程、乐高机器人编程课程等。其中Micro：bit课程是一门基于Micro：bit微型电脑开发板的编程教育课程，旨在帮助学生了解计算机科学和编程的基本概念，提高他们的计算思维和创新能力。该课程通常包括硬件和软件两个方面的内容，涵盖Micro：bit的基础功能、传感器、输入输出、编程语言等方面的知识。在小学编程教学中，教师可以运用问题导向式教学方法，布置用编程解决实际问题的任务，引领学生分析问题和解决问题。学生通过学习程序设计方法，运用编程软件进行操作，参与输入与输出控制过程的训练，将实际问题抽象为数学问题、程序问题，转换为具体的计算流程，以此逐步形成计算思维[1]。

2.提升解决问题能力

编程的核心是解决现实问题。在校外科技活动中，教师通过组织问题导向式教学活动，引领学生进行思考、交流、探究与实践等，让学生运用工程设计流程解决实际问题，运用编程技能解决实际问题，这样能逐步提升学生问题解决能力[2]。小学编程教学通常围绕实际问题的解决展开，通过引导学生使用系统化的问题解决方法，如需求分析、设计、编码、测试和调试等，使学生逐步掌握从问题识别到解决方案实施的全过程。这种系统化的方法能够帮助学生有条理地面对各种问题，提高他们的问题解决效率。

3.培养学生团队意识

小学编程教学不仅关注学生的编程技能提升，更重视学生的情感态度与价值观培养，其中，团队意识的培养被视为重要目标之一，通过编程实践，学生能够逐渐认识到团队合作对于成功的重要性，从而积极融入团队，为共同目标努力。首先，小学编程教学注重培养学生的沟通与交流能力，通过小组讨论、合作编程等活动，学生学会如何倾听他人意见、表达自己的想法，这在无形中强化了学生的团队意识和集体荣誉感。其次，小学编程教学中的项目式学习要求学生合作解决问题，面对挑战，这一过程让学生深刻体会到团队协作的力量，从而更加珍惜团队合作的机会，自觉培养团队精神。最后，在小学编程教学中，教师可以鼓励学生进行角色扮演和分工合作，使每个学生都能在团队中找到自己的位置，明确责任，这种教学模式对于提升学生的团队协作能力和团队意识非常有效。在编程项目的完成过程中，每个成员都扮演着不可或缺的角色，只有大家齐心协力，才能克服困难，解决问题。这样的经历无疑会培养学生的团队意识和协作精神，为他们未来的学习和工作奠定坚实的基础。

二、面向问题解决能力培养的小学编程教学策略

1.基于现实生活背景，确定实际问题导向

基于现实生活背景来确定实际问题导向，是教学中的一种有效方法，特别是在编程等实践性强的课程中。这种方法强调从学生的实际生活出发，挖掘与学生生活紧密相关的元素，将其转化为具体的教学问题，从而引导学生进行探究和学习。小学生正处于认知世界、积累经验的阶段，他们对周围的事物充满好奇，喜欢探索未知。因此，将编程教学与现实生活紧密结合起来，不仅能够激发学生的学习兴趣，还能帮助他们更好地理解编程的应用价值。在小学编程教学中，教师可以从学生的日常生活出发，寻找那些与他们息息相关的实际问题。例如，在Micro：bit课程的“变脸小魔术”教学中，教师可以向学生展示一段京剧变脸表演的视频，让学生感受中国传统艺术的魅力，并引导他们思考如何在现代科技的支持下实现类似的变脸效果。然后，教师可以指出，在日常生活中，面部表情是我们表达情感和态度的重要方式之一，同时变脸作为一种传统艺术表演形式，以其快速、神秘的变化吸引了众多观众。结合这两个现实生活背景，教师可以确定实际问题导向，即如何利用Micro：bit来制作一个简易的“变脸小魔术”。这个问题既有趣味性，又有挑战性，能够充分激发学生的探究欲望和创造力。

2.根据课程教学目标，明确教学重点难点

在前期的教学过程中，学生已经初步掌握了Micro：bit的基本操作方法，包括如何下载程序、如何进行单击和拖拽等基础操作，这些技能的掌握为学生进一步深入学习Micro：bit编程打下了坚实的基础。基于此，围绕Micro：bit课程的“变脸小魔术”主题，教师可以进一步明确以下教学目标，以推动学生在编程技能、项目实践和学习兴趣等方面的发展。（1）理解与探究表情成语的编程表达。引导学生基于“如何使用表情图案来表达表情成语”进行思考与探究。学生通过查阅词典或相关资料，深入理解不同表情成语（如“眉开眼笑”、“愁眉苦脸”等）的内涵和情感表达。教授学生如何将这些成语转化为Micro：bit点阵程序上的表情图案。要求学生学会利用Micro：bit的点阵显示屏，通过编程创造出能够代表不同表情成语的图案。（2）实践与掌握Micro：bit点阵程序显示方法。让学生熟练掌握如何通过Micro：bit控制点阵显示屏来展示各种表情图案。引导学生将所学的编程技能应用于实践，自主制作一个“表情包”项目。（3）培养学习兴趣与编程热情。通过有趣的变脸小魔术项目和表情成语的编程表达，激发学生对编程学习的兴趣和热情。鼓励学生积极主动参与探究过程，让他们在设计与创造中体会到编程的乐趣和成就感。培养学生的自主学习能力和问题解决能力，使他们在面对编程挑战时能够保持积极的心态和解决问题的信心。

此外，教师还要明确教学的重点与难点，以此打好后续教学的基础。（1）本课程的教学重点。本课程的教学重点是引导学生通过程序编写的方式，解决“如何使用表情图案来呈现表情成语”的实际问题。这一重点旨在培养学生的编程实践能力、创意设计能力，并加深他们对表情成语的理解。（2）本课程的教学难点。在教学过程中，存在以下难点。其一，表情成语的准确理解。由于表情成语通常蕴含着丰富的情感和文化内涵，学生可能对其含义理解不够深入。因此，如何引导学生准确理解表情成语的含义，并将其转化为可视化的表情图案，是教学过程中的一大难点。其二，编程技能与创意设计的结合。学生需要将编程技能与创意设计相结合，设计出既符合成语内涵又富有创意的表情图案。

3.规划主要教学流程，师生做好相关准备

为确保Micro：bit编程课程的“变脸小魔术”主题能够顺利且有效地进行，教师需要结合课程特点、教学目标以及重难点，规划详细的教学流程，并指导学生做好相关准备[3]。以Micro：bit课程的“变脸小魔术”为例，所对应的教学流程如下。（1）提出问题阶段。教师可以引入主题“变脸小魔术”，激发学生的好奇心，同时提出核心问题：如何使用表情图案来表达表情成语？组织学生分组讨论，初步思考可能的解决方案。（2）设计方案阶段。首先，教师可以为学生提供一系列表情成语的示例，并附带相关的场景图片，详细解释每个成语的含义和情感表达，这些成语和图片旨在为学生提供设计的灵感和出发点[4]。其次，教师要指导学生初步设计出表情图案。为了激发学生的创意思维，教师要鼓励学生将成语的含义与图案设计紧密结合。在设计过程中，教师要巡视课堂，观察学生的设计进展，并给予必要的指导和帮助，确保每个学生都能顺利进行设计。（3）项目实施阶段。教师要进行演示，向学生展示Micro：bit编程的基本操作，包括程序的编写，如何设置各个LED灯来形成特定的表情图案，以及如何将编写好的程序下载到Micro：bit主控板上。在演示过程中，教师要强调调试的重要性，及时检查和修改程序中的错误，确保表情图案能够准确且流畅地显示。（4）分享评价阶段。首先，学生展示。教师可以让每个小组轮流展示自己的作品，并解释设计理念和实现过程。通过作品展示，学生不仅有机会展示自己的才华和成果，更在互相学习和交流中获得了新的灵感和启发[5]。其次，互相评价。教师可以让其他小组对展示的作品进行评价，提出改进建议。通过互相评价，学生不仅获得了来自同伴的宝贵反馈，更在交流与碰撞中产生了新的思考。最后，教师总结。教师要对本次课程的学习成果进行总结，强调创意思维和编程实践的重要性。通过精心规划教学流程和做好相关准备，教师可以更加有针对性地解决教学中的重点和难点问题，从而提高教学质量。同时，这也有助于教师及时反思和调整教学策略，以适应学生的学习需求。

4.合作探究实施项目，做好相关点拨指导

在编程相关项目实施阶段，根据问题导向式教学模式的要求，教师应当指导学生进行小组合作探究，这样才能更好发挥学生自身的力量，让学生在分析问题与解决问题的过程中，提高问题解决能力[6]。由于学生的编程基础相对薄弱且思维能力有限，教师在教学过程中需要给予恰当的点拨和指导，以协助学生顺利解决在编程过程中遇到的问题。其一，合作探究实施。首先，分组与任务分配。教师可以将学生分成若干小组，确保每个小组内有不同编程水平的学生，以互帮互助。同时，每个小组要选出一名组长，负责协调小组成员的任务分配和进度跟踪。其次，项目探究。教师可以让小组内成员共同讨论如何设计表情图案，并确定要展示的表情种类，同时引导学生探索Micro：bit的编程环境，尝试编写控制点阵显示的代码。此外，教师要鼓励学生们在小组内分享自己的编程心得，共同解决遇到的问题。最后，实践编程与调试。教师要让学生根据讨论结果，编写程序，实现表情的显示和切换。在编程过程中，学生需要不断调试代码，确保表情图案能够正确显示。其二，相关点拨指导。首先，项目启动指导。教师可以介绍项目背景和目标，激发学生对项目的兴趣，同时展示一些成功的Micro：bit表情显示案例，为学生提供灵感。其次，技术点拨。教师可以针对学生在编程过程中遇到的常见问题，如点阵显示错误、表情切换不流畅等，提供解决方案或思路。同时，教师可以演示如何使用Micro：bit的编程环境，以及编写控制点阵显示的基本代码，对学生进行技术指导。再次，合作引导。教师可以鼓励小组内成员积极交流想法，共同解决问题。当小组内出现分歧时，教师应及时介入，引导学生通过讨论达成共识。最后，进度监控与反馈。教师要定期检查各小组的进度，了解学生在项目实施过程中遇到的困难。同时，对于进度滞后或遇到难题的小组，教师要提供额外的指导和帮助，及时给予正面的反馈和建设性的意见，激励学生持续努力。通过这样的合作探究实施项目，并辅以教师的点拨指导，学生不仅能够提升编程技能，还能培养团队协作能力和问题解决能力[7]。

5.归纳总结学习内容，学生分享综合评价

在编程课程的最后環节，教师要根据学生学习情况，结合课程的教学主题、教学目标、重点难点等，利用现代信息技术手段，引导学生对所学内容进行系统的总结。此举不仅旨在巩固学生的知识体系，更在于激发他们的创造力和分享欲，鼓励他们大胆展示自己的程序设计思路[8]。同时，为了全面而公正地评估学生的学习成果，教师可发放一份细致入微的作品评价表。这份评价表首先交由学生进行自我测试和初步评价，然后教师进行总结评价。在这一过程中，教师要致力于构建一个多维度、多主体、多方式交织的综合评价体系，既要注重对学生技能的考量，也要重视对学生创造力和团队协作能力的评估。例如，在Micro：bit课程中的“变脸小魔术”教学中，教师可以邀请各小组代表上台，展示他们的编程作品，并详细阐述作品的功能和技术实现，然后引导学生根据作品评价表进行自我评价和相互评价。通过这样的评价方式，学生能够根据评价结果和他人的反馈，不断完善程序设计，从而有效提升编程的整体质量和实用性。

6.結合总体教学情况，实施相应效果测评

首先，回顾和总结。教师要对整个教学过程进行全面的回顾和总结，包括教学内容的选择是否切合学生实际、教学方法的应用是否得当、学生互动是否积极、作业和项目完成情况是否符合要求等。通过对这些方面的综合考量，教师可以对教学的总体效果有一个初步了解[9]。其次，设计效果测评方案。教师要设计并实施具体的测评方案，包括书面测试、编程作品评估、学生自评和互评等多种形式。在书面测试中，教师可以设计包含课程重点知识和技能的题目，以检验学生对基础知识的掌握情况。在编程作品评估中，教师可以让学生展示自己的编程成果，教师则根据作品的创意、实用性、代码质量等方面进行评价。在学生自评和互评过程中，教师可以帮助学生反思自己的学习过程，同时从同伴那里获得宝贵的反馈。在实施测评的过程中，教师要确保测评的公正性、客观性和准确性，这要求教师在设计测评方案时要充分考虑学生的实际情况和能力水平，避免使用过于复杂或超出学生能力范围的测评工具。最后，分析测评结果。教师需要对测评结果进行深入的分析和解读，包括统计和分析各项测评数据，找出学生在编程学习中的优势和不足，以及教学中存在的问题和改进的空间。通过这些分析，教师可以为学生提供有针对性的反馈和建议，帮助他们更好地提升编程能力和综合素质。

三、结语

综上所述，面向问题解决能力培养的小学编程教学是一种创新型教学模式，它强调以学生为中心、以问题为导向、以实践为主线的教学理念。通过实施这种教学模式，教师不仅可以提高学生的编程技能和计算思维水平，还可以培养他们的创新精神和实践能力。在小学编程教学中，教师要基于现实生活背景，确定实际问题导向；根据课程教学目标，明确教学重点难点；规划主要教学流程，做好相关准备；与学生合作探究实施项目，做好相关点拨指导；归纳总结学习内容，让学生分享综合评价；结合总体教学情况，实施相应效果测评。这样，能有效提高学生基础编程能力。

参考文献：

[1]王华清.通过Scratch编程教学培养学生解决问题的综合能力[J].上海教育，2019（04）：90-91.

[2]周雪红.小学编程课程体系的构建与教学方法的优化[J].中小学信息技术教育，2023（01）：79-80.

[3]汪凤远.面向问题解决能力培养小学数学教育游戏研究[J].教育观察，2019（03）：122.

[4]陈强华.让“计算思维”的种子在Scratch教学中发芽[J].小学教学研究，2019（28）：59-61.

[5]张兵堂.小学信息技术编程教学中计算思维的培养[J].中国多媒体与网络教学学报，2022（04）：236-238.

[6]许明，钟晓丹.小学信息技术编程教学中计算思维的培养[J].安徽教育科研，2021（19）：1-2+47.

[7]蒋东.小学信息技术Scratch编程教学有效策略分析[J].安徽教育科研，2022（07）：77-78.

[8]袁星.农村小学Scratch少儿编程教学实践探究[J].安徽教育科研，2022（02）：67-68.

[9]吕平廷.小学信息技术图形化编程教学的探索与研究[J].甘肃教育，2021（17）：91-93.

Exploration of Primary School Programming Teaching for Cultivating Problem Solving Abilities

Zhai Kun

（Beijing Xuanwu Youth Science and Technology Museum， Beijing 100053， China）

Abstract： With the rapid development of information technology， programming teaching has gradually entered primary school classrooms. Primary school programming teaching is not only about teaching students how to write code， but more importantly， it cultivates their logical thinking， innovative thinking， and problem-solving abilities through the programming process. The article is based on the teaching example of Micro： bit course， emphasizing the significance of primary school programming teaching for cultivating problem-solving ability， and exploring the teaching strategy for primary school programming for cultivating problem-solving ability， aiming to improve students problem-solving ability.

Key words： problem-solving ability； primary school programming； face changing magic trick； Micro：bit course； ability development