基于创客思维重塑循环程序的课堂教学策略研究

丁飞

问题背景

循环程序是江苏省高中信息技术选修《算法与程序设计》第2章第3节的教学内容。高中数学课中也有相关内容。数学课中的循环教学重在思维，信息技术课中是“做中体验”循环程序思维。多年来，教学延续着传统的讲、演的重复与循环。其一，对课程标准认识不够深入，教学互动只留于程序讲解与练习。其二，对程序设计的本质认识不足，学生在现实场景中无法应用，更不会在课外延用循环思路解决现实问题。其三，活动策略、活动流程、参与方式都需要创新，让学生真正融入课堂，让创新精神真正“落地”。其四，评价角度、评价体系与标准过于单一，没有围绕学生的身心发展。随着创客文化下的开源硬件风靡全球，创客思维给了我们很好的借鉴。

创客思维

“创客”一词源于英文“Maker”，指一群酷爱科技、热衷实践的人以分享技术、交流思想为乐。创客群体所体现出来的文化是：玩中创新，在玩中分享，独立、自信、热衷于自已的兴趣。这种文化是大众文化的变种，是一种亚文化。亚文化通常植根于有独特兴趣且抱有执着信念的人群，创客（Maker）正是这样的一群人。以创客文化去思考，引申出“创客思维”，这种思维也根植于创客文化。这种天然“基因”将帮助我们重塑高中信息技术循环程序设计课堂教学。

基于创客思维重塑循环程序的课堂教学策略

循环程序课堂教学有着自身的特点，如教学内容逻辑性强、动手性强。基于创客思维重塑循环程序课堂教学，首先，以创客思维重塑教学中主客体角色关系。其次，对课程标准、知识原理追根溯源，为教学中类似创客“拆解”一样拆解难点准备。再次，以创客思维方式组织课堂互动活动。最后，以创客思维方式评价学生的闪光点，倡导大家在互联中分享成果，并且提倡二次创新。

1. 基于创客思维，改变教学观念，重塑循环程序课堂教学

传统教学中，高效课堂过于强调应试能力，弱化了创新能力培养。课堂的文化还是延续师讲生练的思路。创客思维则完全不同，以树莓派Raspberry Pi为例，本身就带有“娱乐+教育”因子，倡导的是分享技术乐趣之前人人平等的原则。循环程序课堂教学也要倡导学生“玩在其中”，这种玩不是无目的地“瞎玩”。而是有方向、在教师引导下的玩。将玩味作为课堂教学中重要特色。在“玩”中将学生的兴趣、个性完全释放出来。将学生的创新力发挥出来，“玩”出各种跟老师不一样的循环程序。这也是信息技术教育对学生个性发展的追求目标。

（1）创客思维提升学习的自主性

提升学习的自主性关键在于教师将课堂策略、活动围绕学生的自身发展，给更多的时间让学生动手、思考。通过“玩”充分带动学生的主观能动性、自主选择目标、自觉学习探究。改变原先学生在学习过程中处于支配者地位、服从教师安排的被动局面，只有提升自主性，才能如同“创客”一样带着热情去研究。

（2）创客思维给学生选择权

传统课堂练习学生没有太多的选择权，课堂教学活动的主旨、策略、活动、任务等是被事先安排好的，或者是通过“活动单”预先定好的任务。如学生实验的过程一般都是从基本循环到循环嵌套。基于创客思维后我们可以先让学生自主体验，然后再引导学生自主探索。学生在学习过程中可以结合自己的个性，选自己喜欢的方式创新或在老师作品上二次创新。选择权由学生来掌控。

（3）创客思维让每位学生参与并分享成果

参与与分享也是创客思维当中的一部分，大家参与能够从不同的角度、不同的层面表达出自己的想法。分享成果可以让相互之间的思维撞出新火花。

2. 基于创客思维，改进课标认知，重塑循环程序课堂教学知识结构策略

正如《算法与程序设计》前言的一句“也许你对程序设计有浓厚的兴趣，想了解一下程序设计到底是怎么回事；也许你梦想将来能成为一名程序设计大师”所言，第一个层次是了解原理，第二层次是如同大师一样思考、具有大师一样的思维方式。这正是高中信息技术选修《算法与程序设计》课程的终极目标。

（1）重塑对计算机与程序本质的认知

计算机是一种工具，是人类智力的延伸。计算机擅长做重复的事，如Word排版、Excel制表等，我们将生活中部分任务抽离出来，利用计算机加工数据。计算机擅长重复，并且高效、准确，程序就是为做重复事情并提升工作效率而产生的。处理信息的一般过程包括输入、处理、输出三大环节，其技术文化也影响了我们的思维方式。因此，循环程序教学中也要体现出上述的本质特点：高效、加工三步曲、对现实问题的抽象等。

（2）重塑对循环程序的本质认知

程序的本质是序列化运作，CPU硬件工作原理中通过微指令序列化顺序执行。循环程序最终也是被序列化。循环的本质是通过分支语句软模拟出来的。

基于创客思维，教学过程中要体现出上述基于技术文化的深层次特点，我们可以有如下策略来帮助学生重塑知识认知，并以此为研究方法，提升学生的创新力。

① 教学活动体现出循环程序构建思维连续性策略

以实践中循环程序设计解决问题的思路引导学生自主探索，如程序设计目标、思维（方法论）、设计建模、精化、程序化、调整并最终得到结果。其中对于学生的主动探究过程，从实际问题转化为循环程序的计算思维中最大的瓶颈就是建模。教学过程中忽视了流程图的思维流程引导就等于思维中跳过了重要环节，会影响到学生的创新能力。

② 数学引入破解学生循环程序思维瓶颈策略

循环程序教学的学习瓶颈在于思维的差异。循环程序即重复做一件事是对现实问题的一种抽象，一般思维与计算思维两种模式的鸿沟只能通过数学才能很好地突破。以循环程序为例（如图1）。

图1 循环程序中变量的变化

数学是程序的灵魂，教学中应授之以渔而不只是练几个程序，注重程序创新思维的一般性方法。基于创客思维运用数学归纳法突破教学瓶颈。图1右侧中归纳总结出当i=n时，j=1，2，3……（2*n-1），总结出的内容恰恰就是嵌套循环中内循环的关键变量公式。学生只有掌握了精髓，才可能去尝试新的内容，并运用这种方法去探究，做到高效、准确。

3. 基于创客思维以艺术为主题，重塑循环程序课堂教学活动策略

乔布斯的遗产之一是技术美，这种美源自对技术的艺术化表达、对生活的深入观察分析。追求技术美反向引导技术向着极致发展，追求美是人性特点、人生价值的体现。当然，循环程序课中也不是只有枯燥的代码与数字（如图2）。

图2 几种循环打印效果图

如同小学美术课上的几何图形一样，重复同样图形产生特别的视觉效果。这就是一种技术美，是通过程序生成的几何图形——对称、致简、规整。

（1）以技术美为中心重塑教学活动——不是创造循环程序，是创造美

教学引导学生学会思考、以计算思维的方式创新；我们的教学引导学生实践、思考并倡导创造出美、爱与幸福等，这才是培养大师级人物所必须要体现的策略思路。创客们的代表作品无一不体现出这种技术美。

以技术美展示教师自己的作品，并讲解原理与实现过程。以2～3个不同的循环程序作品让学生练习中体验、整理习得知识，最后通过习得的知识经验去改进现有的循环程序，创作属于自己的几何图形。最后分享自己的作品，并评价自己作品美在哪里以及实现的特点。

（2）以资源平台为中心，打造校友之间的分享与沟通平台

学生在分享以美为主题的作品时，越大的圈子会汇聚越多的亮点。通过分享促进校内学生之间的交流，碰撞出更多的思想火花，让循环程序的美在更多的学生心中种下美好的种子。

4. 基于创客思维重塑循环程序课堂教学评价策略

（1）评价标准

循环程序的课堂评价，要以鼓励学生实践、思考、创造美为导向。程序本身没有错误，不能达到设计目标的程序恰恰应该成为学生自主探究的开始。并且学生自主选择与创造自己的作品时，达成过程中也许会有新的想法。因此，评价目标旨在引导学生创新，也是创客思维的核心。

（2）评价形式

虽然微课、慕课等在线平台盛行，但还是无法替代人与人之间的互动评价所带来的效果，如表情、语言、语调、肢体语言等。因此以课堂人与人之间评价为主，以学生之间的评价为辅，提高学生的学习热情。

（3）评价角度

评价的角度要有多样性，要体现出如艺术、效率、程序易读性等多样的评价角度。评价角度立足于提升学生全方面身心发展为目标。

结 论

基于创客思维的循环程序设计策略体现出创客文化的特色：玩中创新、玩中分享、平等自信。循环程序体现一种抽象的思维方式，以创客思维重塑课堂后化为一件件作品。换一种角度、换一种思维。如果我们把每次课堂教学都视为独一无二的作品，我们也可以以创客思维去重构我们整个课堂教学。

（作者单位：江苏平潮高级中学）