小学图形化编程的逆向教学设计与实践

摘要：本文以《海底世界》一课为案例，从教学目标设定、逆向教学过程设计，以及教学效果反馈设计等方面展开研究，探索逆向教学的系统化过程及可行性，目的在于提出既满足学生需求，又能提高学生计算思维和创新能力的教育教学新模式。

关键词：UbD理论；图形化编程；海底世界

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2024）13-0072-03

问题提出

皮亚杰认知发展理论提到，高段小学生正处于具体运算阶段，此时的儿童从表象性思维中解脱出来，其认知结构中已经具有了抽象概念，因而能够进行逻辑推理，但运算仍离不开具体事物的支持。因此，从学生较为熟悉的游戏入手，不但能激发学生学习兴趣，还能帮助其理解编程规则，提升计算思维能力和创新能力。然而，在程序编写的问题解决过程中，学生思维展开的随意性与问题解决的指向性相互矛盾，如果任由学生随意展开思维，其获得正确问题解决的可能性往往较小，难以达成思维的训练和素养的落实。

逆向教学案例设计

逆向教学设计（UbD）理论旨在根据学生特征和课程特点，以实现系统化的学习为目的，设计有效的教学过程和学习效果反馈方案。其教学设计步骤为：确定进阶的预期结果→确定合适的评估证据→确定学习体验和教学。

1.评价标准设计

评价标准优先设计是将学习目标细化、具体化和任务化，以便教师和学生都能清楚地了解需要用什么证据来评价学习效果，以及什么样的证据能够认定何种等级。这种方法不仅有助于学生自我认知和行为自觉的培养，还能够让教师从多个角度观察学生的成长，从而进一步完善教学。

例如，依据《海底世界》一课，笔者设计了评价体系表（如下页表1）及学习过程评价量规表（如下页表2）。

通过自评（占50%），学生可以更加清晰地认识到自己的优点和不足，从而有针对性地改进自己的学习方法。另外50%的评价则是由他人进行的主观评价，包括同学之间的互评和教师对学生的评价。这种评价方式可以提供更加客观、全面的视角，有助于学生辩证地看待自己的成长。

2.教学设计

笔者依据拟定的评价标准，结合作品设计逻辑，对《海底世界》一课进行了如下教学设计。

阶段一：预期结果

学习迁移：①能将复杂问题分解为简单问题，经过反复迭代测试实现问题解决。②能利用生活经验，将海洋生物链融入到作品创作中，在作品的创意化设计中，体会编程作品创作的思想方法。

理解意义：①通过页面坐标轴，了解角色所在坐标位置，并明确页面的边界坐标值。②分析“大鱼吃小鱼”的作品逻辑，“被吃”即角色隐藏，捕食者因捕食体型增长。

基本问题：①“小鱼”可以在什么区域反复出现？②怎么表现“小鱼”被吃了？③“大鱼”吃了“小鱼”，“大鱼”会有什么变化？

应掌握知识：角色造型切换；角色随机位置的设置；“小鱼”隐藏和重新出现的设置；角色移动的方式（鼠标或键盘操作）；变量计分器。

应掌握技能：能通过描述“大鱼吃小鱼”的过程，将自然语言转换为编程语言；能利用编程积木实现“大鱼吃小鱼”的效果；能利用变量实现作品中的增量需求，如“吃了几条鱼”等。

阶段二：评估证据

表现性任务：①能分析“大鱼吃小鱼”的作品逻辑，并有条理地跟同伴分享自己的作品思路；

②能根据海底生物链的逻辑，增加鱼的种类，提升捕食难度，使作品更有创意且合理。

其他证据：①知识点测试。利用问卷星完成知识点理解测试。②提升练习。思考“大鱼吃小鱼”的作品模型可以应用在哪个场景中，并尝试实现。③反思。想一想，说一说作品优化的过程。

阶段三：学习计划

①回顾生活中海底生物链的情况，了解“大鱼吃小鱼”的逻辑。

②利用自然语言描述“大鱼吃小鱼”的过程，并结合图形化编程平台，将自然语言转化为编程语言。

③利用“跟随鼠标指针移动”或键盘“上下左右”键控制“大鱼”移动，通过“随机”+“移动X步”实现“小鱼”的自由移动。

④利用“隐藏”积木控制角色实现“被吃”效果。

⑤设计问题链，先独立解决基础捕食效果，再小组讨论，在交流展示中改进作品。

⑥引导学生关注海底生物链，了解海洋生物多样性，丰富作品中的捕食逻辑关系，在交流研讨中丰富作品。

⑦了解变量的使用方法，利用变量设置计分器、生命值、成长经验等数据，实现作品角色的养成效果，提升作品的质量。

图形化编程平台实现

在制订评价标准时，教师要充分考虑学生的差异性，并为学生发展预留一定的空间。这种预留空间并不意味着放弃评价标准，而是要在预设与生成之间寻求一种平衡。

例如，大鱼游动的动效分析，大鱼要实现的效果是由人控制大鱼的游动。以kitten平台的代码为例，可以设计如表3所示的几种方案。

表3中的四种方案主要聚焦控制大鱼的方式，在移动方式上除了利用坐标移动，还可以使用积木块“移动”配合“面向X方向”等实现。方案2和方案3虽然同样是利用“A”“S”“D”“W”按键控制移动，但在具体的应用中仍有不同。因此，在评价学生作品时，教师不能就代码论成效，而要将作品放在具体情境中分析其可行性，不同作品设计逻辑不同适合的代码也不同。教师在评价环节要注重引导学生回归作品设计背景和故事逻辑，“就事论事”来评论，不追求代码复杂度、精致化，重点在于问题解决。

参考文献：

林敏.基于地理核心素养培育的逆向教学设计——以高中地理“正午太阳高度角”为例[J].中学地理教学参考，2017（24）：11-14.

本文系福建省教育科学“十四五”规划2023年度立项课题“促进深度理解的小学信息科技项目化学习设计研究”（课题编号：FJJKZX23-325）、厦门市集美区小学市级学科带头人（市管区培）2023年度课题“指向计算思维发展的小学信息科技跨学科学习实践研究”（课题编号：XMXDJM2023020149）的研究成果。