小学科学教学中编程教育的实践研究

摘 要：科学是一门非常关键的课程，教师要想不断提高学生的科学素养，就必须大力加强科学教学改革。在小学科学教学中引入编程教育，不但可以优化传统的科学教学模式、提升学生的科学核心素养，也是推动科学教学改革的必要举措。对此，教师可主要研究小学科学教学中编程教育的实践策略，从而构建更加完善的科学教育体系，促进学科知识教育与编程教育的协调发展，实现理想的教学改革目标。

关键词：小学科学教学;编程教育;实践研究

中图分类号：G62          文献标识码：A          文章编号：1673-9132（2021）34-0051-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2021.34.025

随着人工智能时代的席卷而至，传统的小学科学教学模式已经无法满足学生多元化的发展需求，在科学教学中引入编程教育是推动我国教育改革事业稳步发展的必经之路。实施编程教育不但顺应人工智能时代的变革趋势，也能产生非常深刻的“编程赋能”价值，强化学生的思维品质、自主学习能力、合作探索能力以及共情能力等综合素质。基于此，在新时期的小学科学教学中，教师应该全力开展编程教育实践，以期实现对科学教学模式的创新和优化，满足学生的终身发展需求，下面我们就针对这一目标展开简单实践探索。

一、小学科学教学中编程教育的实践价值

在小学科学教学中引入编程教育，无论是对完善小学生综合素质还是推动教育改革来讲，都具有非常深刻的现实意义。经过深入分析研讨，我们将小学科学教学中编程教育的实践价值归纳为以下三方面：

第一，开展编程教育可以为学生未来发展奠定坚实的基础。编程教育不仅是计算机教学体系的重要组成部分，也是科学技术领域中不可分割的关键性分支。实施编程教育不但可以增强小学科学教学质量，也能帮助学生熟练掌握编程语言，使学生具备优秀人才所应有的基本科学技能，从而引领学生更好地迎接人工智能时代，为学生未来发展奠定坚实的基础。第二，开展编程教育可以为我国教学改革事业积累丰富的实践经验。从我国小学科学教学现状来看，编程教育还存在极大的开发空间。由于教学实践经验不足，各学校编程教育的实施效果并不是非常理想。面对这种不良局面，相关教育人士更应该积极探索，加强编程教育力度，才能持续增强编程教育开展成效，从而为我国教育改革事业积累更加丰富的实践经验。第三，开展编程教育可以促进学生个人价值的发挥，为国家人才竞争提供有力保障。虽然现阶段我国小学生的科学素养发展呈现平稳趋势，但是在科学基础以及实践能力等方面与发达国家的学生相比，还是存在一定的距离。落实编程教育不但可以强化科学教学的薄弱环节，也能促进学生综合素质完善以及个人价值的发挥，从而巩固国家的人才储备，为国家人才竞争增添不竭动力。

二、小学科学教学中编程教育的实践策略

（一）教师更新教学观念，明确编程教育实践的基本原则

编程教育作为一个新兴教学板块，其应用和实施仍然处于摸索阶段，教师想要在小学科学教学中顺利实践编程教育，必须积极更新教学观念，明确编程教育实践的基本原则，这样一方面可以保持教学理念的先进性，另一方面也能为编程教育的有效实践奠定坚实的思想支撑。经过深入的分析研讨，我们将在小学科学教学中实践科学教育的基本原则总结为以下四点：

第一，以生为本原则。学生是编程教育的实施主体，其在科学课堂上的生成状态直接决定着编程教育的实践效果。除此之外，新课标也倡导教师在教学改革过程中坚持以生为本思想。基于此，教师在小学科学教学中开展编程教育实践时，应该遵循以生为本原则，树立满足学生需求的不变导向。无论是编程教学内容的规划还是教学活动的设计，都应该基于实际学情和学生的心理需求，这样才能顺应小学生的思维发展规律，实现理想的编程教育实践目标。第二，寓教于乐原则。小学生处在较低的年龄段，参与编程教育大多是兴趣使然的，教师在设计编程教学课程时必须遵循寓教于乐原则，在课程中注入更多趣味元素，激发学生的自主能动性，使学习编程成为学生的自發行为，从而强化学生的自主学习意识以及编程探索能力。第三，循序渐进原则。在小学科学教学中实施编程教育是一项长期性工作，从小学生学情特征以及思维发展规律等方面来讲，编程教育是无法一蹴而就的。基于此，教师在开展编程教育实践时，应该坚持循序渐进原则，从编程基础理论知识输出入手，逐渐强化学生的接受能力和编程语言运用能力，从而巩固学生的编程知识体系、完善学生的科学素养。第四，系统化原则。编程教育无论是在知识结构还是教学框架上来讲，都具有较强的整体性和系统性。基于此，教师在小学科学教学中开展编程教育实践时，应该始终遵循系统化原则，把握编程知识的整体性，加强知识点之间的衔接教学，从而为学生构建系统化的编程知识框架、强化学生的信息素养，实现编程教育在小学科学教学中的有效实践^[1]。

（二）合理规划编程教育内容，建立健全的编程教育体系

教师在小学科学教学中实施编程教育的核心目标，绝不仅仅是教学模式上的改变，更为关键的是要通过有效的编程教育，培植学生的图形化思维、可视化能力、抽象思维能力以及逻辑思维能力，使学生的信息素养以及思维品质得到多维度的完善，这对编程教育内容设置的科学性与合理性提出了更高的要求。基于此，教师在小学科学教学中开展编程教育实践时，必须着眼于学生的综合素质发展，合理规划编程教育内容，一方面可以建立健全的编程教育体系，另一方面也能推动编程教育在小学科学教学中的常态化推广。首先，教师在设置编程课程内容时，应该综合考虑编程教育特点和学情特征，合理确定课程内容的难度、深度以及广度，这样不但可以帮助学生更加流畅地参与到编程学习中，也能大幅度提高编程教育实践效率。其次，教师在规划编程教育方案时，应该渗透理论和实践相结合的思维，寻找科学和编程教育的联结点，在理论教学的基础上跟进实践教学，这样不但可以使编程教育体系更加完整，也能实现理想的跨学科教学目标，从而同步发展学生的理论能力和实践能力。

（三）优化科学教学模式，加强Scratch软件应用

纵观我国小学科学教学中编程教育的实践现状，实践效果并不是非常理想，究其原因，主要是科学教学模式缺乏创新性，不但无法达成理想的编程教育实践目标，也不符合当前的人工智能背景。谈到编程教育，就不得不提到Scratch软件。Scratch不仅是用编程学习的媒介，也是实施编程教育的重要工具，近年来在儿童编程教育领域中得到广泛的应用，并取得了非常卓越的应用成果。Scratch软件之所以备受推崇，主要是其不但兼具了趣味性和创新性，还能最大程度调动学生参与编程学习的积极性。基于此，教师在小学科学教学中开展编程教育实践时，应该全力优化科学教学模式，加强Scratch软件在编程教育中的应用，这样不但可以充分发挥信息化教育资源优势，也能使小学编程教育紧跟国际教育步伐，从而引领小学编程教育全面迈入人工智能时代^[2]。

（四）选择优质教学案例，激发学生的编程探索兴趣

在基于Scratch理念的小学编程教育实践过程中，教学案例选择的科学性显得尤为重要。高质量的教学案例不但可以促进Scratch软件应用功能的发挥，也能锻炼学生的分析能力和思考能力，深化学生对编程知识的记忆和理解，从而提升科学教学以及编程教育的整体水平。基于此，教师在小学科学教学中开展编程教育实践时，应该根据学情特點和具体的编程课程内容，积极为学生选择优质教学案例，一方面可以为编程教育实践开一个好头，充分激发学生的编程探索兴趣，另一方面也能以案例为载体，更好地为学生呈现编程知识，从而降低学生的编程学习难度，多角度完善学生的科学素质以及信息素养。除此之外，教师在应用编程教学案例过程中，还应该引导学生对案例进行分析和讨论，尝试总结和归纳案例中的编程知识点，这样不但可以提高学生对编程语言的领悟效率，也能帮助学生熟练掌握Scratch软件的使用技巧，从而进一步增强学生的编程学习兴趣与学习信心，实现编程教育在小学科学教学中的顺利实践。

（五）开展合作探究活动，锻炼学生的编程算法设计能力

算法设计是编程教育的重要环节，编程教育在小学科学教学中能否顺利实践，很大程度上由算法设计环节决定。有效的算法设计教学不但可以优化编程教育实践流程，也能促进学生的编程思维发展、深化学生对编程知识的掌握和理解。除此之外，新课标主张教师构建自主、合作、探究化的科学课堂，这一指导思想也为实施编程教育指出了明确的方向。基于此，在小学科学教学中开展编程教育实践时，教师应该顺应新课标的思想指导，对算法设计环节予以高度重视，积极组织学生开展合作探究活动，一方面可以锻炼学生的编程算法设计能力与合作学习能力，另一方面也能把握编程教育的关键点，从而显著增强编程教育在小学科学教学中的渗透效果。首先，教师可以将算法设计环节规划为设计构思和学习指导两个阶段，在设计构思阶段引导学生分解实施步骤、设计编排计划，重点排除不现实的计划和思路;在学习指导阶段，教师应该加强引导学生深化对编程概念知识的理解，鼓励学生对算法设计计划进行有效的反思、改进和完善，从而初步培养学生的编程算法设计能力。其次，教师在开展编程算法设计教学时，还应该注重拓展延伸，鼓励学生尝试迭代创新和练习反馈，引导学生反思算法原理应用、联想解释生活实践，这样不但可以发散学生的编程思维、强化学生的科学精神以及知识迁移能力，也能充分发挥Scratch软件在编程教育中的应用优势，从而大幅度提高小学科学教学中编程教育的实践效率^[3]。

参考文献：

[1]傅开丹.浅析提高小学生编程能力的策略[J].天天爱科学（教育前沿），2021（8）：15.

[2]夏锋，祁小明.小学信息技术课编程素养的培养[J].中国信息技术教育，2021（14）：64.

[3]王成.探究小学信息技术核心素养培养策略[J].读写算，2021（19）：83.

[责任编辑 胡雅君]

作者简介：徐东（1989.5— ），男，汉族，甘肃庄浪人，一级教师，研究方向：小学教育教学工作。

课题项目：本文系平凉市教育科学“十四五”规划2021年度一般规划课题《少儿编程教育在少年宫科技社团活动中的实践研究》的研究成果，课题立项号：[2021]PLG532。