结构化视野下的大单元整合设计提升教学有效性

曹伟

随着信息社会的高速发展，人们日常获取信息的方式和容量也发生了翻天覆地的变化。结构化的认知与思维方式成为海量信息时代获取与筛选信息的重要手段。本文以小学信息技术校本教材《Python趣味画图》为例，从结构化的视野来剖析大单元知识整合设计与课程整体框架的架构组成，试图从结构化的视角来整合与划分知识体系，实现知识与能力的高效融合与提升，最终落实大单元整合框架下的课程设计目标。

●教材设计思路与理念

“Python趣味画图”是基于大单元整体框架设计理念形成的一套理论与实践相结合的项目式课程体系，在编写过程中采用结构化的方式来组织课程设计与整合知识。

1.从知识结构、技能结构到思维结构的设计思路

该课程从程序设计的五个主要方面来组织内容和建构知识图谱，这五个方面分别是Python编程环境、变量与数据类型、数据运算、流程控制以及字符串与函数等功能。在学习一门编程语言时，其基础均可从这五个方面展开。如Scratch程序设计虽然是图形化积木式编程方式，但其教学核心内容也可以是这五个方面，只是图形化编程的原因让很多教师和学生在开展教学活动或者学习该内容时忽视了从程序设计的角度来分析和审视问题。“Python趣味画图”是代码编程，通过画图的方式来学习编程。从课程实践性角度来看，该课程还是一套基于项目活动的课程体系，学生学完该课程最终能够画出自己的创意作品。该校本教材的知识点紧紧围绕实现奥运五环图这一项目目标展开，这种基于结构化的设计思维与大单元整合式课程设计不仅可以明确学习目标，增强趣味性，而且能夠提升学生的思维能力与解决问题的能力。

2.针对知识结构、技能结构、思维结构的细化设计

我们可以从知识结构、技能结构、思维结构这三个维度来划分“Python趣味画图”课程目标结构，让课程内容更加科学和直观呈现。此外，从大单元知识整合与框架设计的角度来分析，可以发现从这三个维度划分的知识、技能、思维等是结构化的，具有大单元设计的高度（如上页表1）。

值得关注的是，Python代码编程方式更加突出问题的解决过程。阅读一个良好的Python程序感觉就像是在读英语一样，Python编程使学生能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。而Scratch图形化编程不用记语法，不需要会英语，只需要用鼠标拖动模块到脚本区，像搭积木一样就能实现编程，相对而言更适合小学低中年级的学生学习。

3.基于结构化的学习过程设计

基于结构化的课程框架设计，从一个个小的分支问题到一个小的项目问题的解决，最终形成一个整体。学生学完该课程要能够完成图形绘制，从项目被分解后的小问题展开探究，从最基础的Python交互开始，到程序设计中的变量、画笔属性设置，以及结构化程序设计的流程控制，缺一不可。知识迁移与应用是结构化学习的高阶部分，如程序设计中的流程控制方式有三种，分别是顺序结构、选择结构、循环结构。这三种流程控制方式，从本质上来说就是问题的解决方式，在数学应用型问题的求解中，稍微复杂的问题都需要使用条件结构和循环结构，更复杂的问题无非就是几种结构进行嵌套和复用。因此，在规划和设计该校本教材时充分考虑了学科之间的融合与发展。

课程目标是实现创意图形（以奥运五环图为例）的项目。从画图方法上来说主要分为两种画法，分别是分步画图法和函数画图法。而从技能掌握方面来看，学生需要掌握Python中的人机交互、画笔属性设置、程序流程控制等技能。从大单元设计角度来看，项目式教学中有两条主线，一条是知识与技能主线，另一条是思维方式主线，即通过两种不同的方式实现画图。

此外，还可以根据李艺和钟柏昌教授提出的核心素养的三层架构将画五环图项目进行分解，这样可以明确完成项目所需的知识与技能以及思维方法（如表2）。在课程学习过程中，我们通过不断的项目优化与迭代，帮助学生逐步掌握程序设计理念，培养学生算法思维，最终让学生形成解决问题的内驱力，帮助学生更好的发展。

●教材整体分析

目前，在小学阶段开展的编程教学所用的主流的编程教学软件都是图形化的积木式编程方式，《Python趣味画图》校本教材正是在这种情况下，通过不断的摸索和实践才最终完成。整个课程围绕海龟画图这一教学主线展开。从知识与技能角度来看，海龟画图主要分为控制方向、画笔颜色、画笔大小、画笔状态以及移动位置。这几个方面都是控制海龟画图时海龟的状态、位置以及画笔属性等，而在设计整个大的单元框架时主要围绕这几个方面展开，学生要想实现画图就必须掌握以上海龟的基本属性设置，因此尝试将海龟画五环图项目进行了分解，通过一个个小的问题来逐步实现综合项目。

《Python趣味画图》主要是利用画图的方式学习编程，海龟就成了Python编程的重要角色，控制海龟就成了熟练掌握Python画图基础的重要内容。另外，在海龟画图过程中学生通过不断的优化迭代，实现问题解决最优化以及项目目标简单化。

●案例简析

大单元的结构化框架设计，能够有效提升教学有效性，使教学目标更加明确，学生的知识与技能以及思维能力将在学习过程中得到很好的培养。学生掌握了海龟移动命令和画笔控制命令后，可以画各种常见的基础图形，如三角形、正方形、长方形、圆形等。我们针对总目标“绘制机器猫”的结构化整体设计了三个案例，从易到难，步步推进，逐步达成最终的作品。每一个案例，都是整体作品设计的一个环节或部分，既独立成体，又相互关联，体现出很强的结构化特点。

案例1：画一个边长为60的三角形（如图1）。

案例2：画一个边长为60的正方形，并填充为红色，边框为蓝色（如图2）。

案例3：画一个由三角形、长方形、圆形等组成的机器“猫”图案（如图3）。

苍山点题

对于编程教育尤其是低年级的编程教育来说，教学目标与教学策略是一个见仁见智的问题。但也正是这见仁见智催生出众多的个性化的教学设计，以适应校本的教学。本期解码两篇文章，就很好地结合了本地情况，从不同的角度去整体设计编程教学。

第一篇文章，作者融入设计思维设计Scratch大单元教学模型，从“定义”确定主题、“发现”明确需求、“总结”构思方案、“制作原型”编程实现到“测试反馈”互玩交流，形成了顺畅而有效的教学模式，并由此深入到每一课时的环节设计中去。当然，该模型在每节的侧重尚有进一步论证的空间。

第二篇文章，作者结合自己经过三年教学实践检验的校本课程，介绍了在小学中高年级如何从图形着手进行代码教学的经验，该课程主要突破了在小学中开展代码教学的认知瓶颈，借鉴图形绘制，充分运用海龟作图命令，构建结构化的教学内容与教学策略，让算法教学可见、有趣、生动，并且通过归纳、提升等方式逐步优化、拓展算法应用，值得我们借鉴。

近期文章都是通过公开征集、多次研讨形成的，这些文章从质量到教学的实用性上来说都具有较好的水准，也期望更多的老师把自己的实践成果提供给大家学习与交流，为课程建设添砖加瓦。