基于“Swift Playgrounds游戏式编程教学”的学生计算思维培养探索

黄玲

从小培养孩子计算思维已然成为全球的教育趋势，Swift Playgrounds趣味性强、适合零基础学生。教学研究表明，该软件适合面向小学生，并能有效地培养和提升小学生的计算思维能力。本研究着力于探究Swift编程教学在三年级学生课堂中实现的可能性和效果。

一、绪论

研究目的：计算思维能力是信息技术课程核心素養的重要组成要素，是学生认识和解决问题的基本能力。笔者有幸参加了苹果教育举办的Swift Playgrounds的教学培训，Swift Playgrounds的图形化界面降低了编程的入门难度，游戏化方式激发了学生的学习兴趣，能够引导学生从生活中发现数学问题、流程问题等，从而培养学生的计算思维。限于硬件的限制，笔者选拔了自主拥有Ipad的学生组成社团，进行教学活动。

二、研究综述

（一）相关概念界定

1.小学生计算思维

2018年，ISTE发布了《计算思维能力标准》，这是第一次以计算思维命名能力标准。目前，国内大多数学者普遍认同周以真教授在2011年对计算思维的定义，即“计算思维是一种解决问题的思维过程，能够清晰、抽象地将问题和解决方案用信息处理代理所能有效执行的方式表达出来”。

2.游戏化编程

近年来，游戏化编程越来越多地被关注，游戏化编程中的图形化编程环境使学生易上手，通过游戏化教学、问题解决式推动、可视化反馈来培养学生的计算思维。

（二）国内外研究现状

1.关于小学生计算思维的国内外研究

截至2020年5月31日，笔者在中国知网（CNKI）相关数据库中检索到与“计算思维”相关的期刊文献2530篇，其中与“小学”相关的全部文献仅有7篇。

2.关于游戏化编程教学的国内外研究

游戏化编程软件很大程度上改变了学生在计算思维中的能力维度，但是对于教学影响等其他研究仍然非常少。

3.关于Swift Playgrounds的研究

知网检索显示，关于Swift Playgrounds的期刊文献仅5篇，表明国内的研究十分匮乏，而国外对此的研究实施已相对先行。

三、 Swift Playgrounds计算思维培养模式研究设计

根据皮亚杰认知发展理论中“小学生正处于具体运算向形式运算转换的关键期”，本研究采用游戏任务驱动的教学方法。教学过程以学生为主体，分为课前、课中两个部分，围绕计算思维、计算观念、计算时间等三方面，构建小学生Swift Playgrounds计算思维培养模式。

（一）课前导学案

课前，教师围绕本节课教学知识点发出一个游戏挑战——指令连连看。学案中，教师依据教学内容从易到难依次给出一个简笔画小动物，让学生在纸上写出完整的动物的指令代码串，让学生在课前就初步理解指令的作用和使用方法。

（二）课中任务驱动

课堂上，教师根据本节课知识点和学习任务，通过读任务、确定目标，指导学生将抽象问题逐步分解，让学生体验解决问题的过程。结合合作学习和自主学习，学生以流程图方式记录问题确认、如何解决问题等整个流程。

四、教学实践

以《最短路线》为例，阐述教学过程。本节课是命令章节中用来检验学生命令学习的一节内容，学生通过学习应当准确理解代码语义，找到程序错误并能修复程序。

（一）导学案，引新知

课前，教师通过学习群向学生发送学习教案，里面包含一份“小狗连连看”的任务单。

（二）分解任务，流程分析

教师根据课前导学案的任务完成情况进行讲解和评价。同时，教师布置这节课任务“帮助迷路的Byte收集宝石并打开开关”，并带领学生目标解读。20分钟自主探索后，学生进行小组讨论，分享自己的成果。

（三）分享交流

以小组为单位，比较不同组的代码，让学生思考哪组代码更优化，培养学生有意识地优化代码，寻求解决问题的最优途径。

此课程在社团班级开设了20节课，26名学生全程参与学习。统计发现，80%的学生能顺利完成学习任务，其中30%的学生能较好地达到目标。与此同时，83%的学生在逻辑语言的表达上得到相应的提高，学会使用“当……”“然后”等语句表达自己的观点，逐渐形成“明确目标—分解任务—算法实现—调试排错”。

五、不足之处

反思整个研究过程，笔者认为存在以下不足之处，即缺乏课后的学习互动。在接下来的教学探索中，笔者将适当加入课后教学，如可以尝试通过建立学习社区，提供交流分享的平台，进而形成良性循环。