策略引领，在高年级编程教学中培养学生工程思维

【摘要】工程思维是一种以系统分析为中心的筹划思维，拥有工程思维的学生能够系统地规划解决问题的步骤，从而取得理想的效果。在高年级编程教学中，教师也应当有意识地借助问题组织合作活动，以鼓励学生自主完成编程任务，并引导学生形成系统的思考方式，从而强化学生的工程思维。

【关键词】编程；小学信息技术；工程思维

作者简介：虞佳男（1993—），女，江苏省苏州市吴江经济技术开发区花港迎春小学。

对学生进行工程思维的培养，有利于学生形成全局观、逻辑观和方法观，能让学生意识到不同知识点之间的关联，并懂得以解决具体问题为方向，寻找实用和创新的解决方法。然而，在以往的教学中，一些教师“重理论，轻实践”，将教育的重点放在理论知识的渗透上，较少组织学生进行实践训练，也较少锻炼学生的解决问题能力和实践操作能力［1］。笔者以为，在信息技术课程的教学中，教师有必要借助编程教学更新教学形式，以便学生在掌握编程知识、编程技能之余，逐步发展工程思维，提升各项能力。

一、巧借问题，明确目标

要想引导学生基于工程思维学习编程知识，教师首先要做的就是帮助学生明确学习目标。但是，倘若教师直接为学生安排编程学习任务，势必会削弱学生的主体性，影响学生完成编程任务的积极性。问题能够引发学生的好奇心，激发学生的探索欲，透过对问题的分析，学生会逐步掌握隐藏在问题之下的基础知识。因此，在编程课程中，教师可以借助生活情境引入实践操作任务，引导学生发现实践操作任务中存在的问题，由此鼓励学生寻找解决问题的方法，促使学生在清晰、明确方法的指引下，有目的地强化工程思维。

（一）创设情境，确定任务

信息技术的发展，使信息化的生活成为常态，而引导学生掌握基本的计算机操作技术，指导学生应用计算机解决问题，也成为教师开展编程教学的重要目的。在培养学生工程思维时，教师不应直接向学生提出编程任务，而是应当指导学生进行规划和思考，让学生自觉将积累的编程知识应用于实际生活。为此，教师有必要为学生擬定编程任务的背景，引导学生从现实情境中发现学习任务，明确之后的学习方向。这样，在完成学习活动后，学生也可以进一步强化应用思维，意识到应将学到的编程知识应用于实际生活。

比如，在“弹奏乐器”的教学中，教师便可以创设生活情境，引导学生确定学习任务。在刚开始上课时，教师播放歌曲《Do Re Mi》，让学生随着熟悉的音乐集中注意力到新课上。随后，教师提问：“我们班有同学演奏过乐器吗？在演奏时，都需要什么呢？”学生结合自己的生活，回答了问题。学生回答后，教师继续引导：“大家有没有试过直接对着空气进行弹奏呢？”学生的好奇心被调动起来了，教师随即播放视频，让学生看到“空气琴”。在观看后，学生会不由自主地提出“这是什么原理呢”“其中包含哪些技术呢“我是否也可以制作出空气琴呢”等问题。由此，教师便可以引导学生明确“学习空气琴的制作原理，并自主进行空气琴的制作”的学习任务。

教师根据学生的生活经验，为学生拟定学习任务的背景，能够让学生从现实情境出发，发现实践操作任务和问题，从而在解决问题的过程中深度探究，这样做能为学生的工程思维发展提供良好的平台［2］。

（二）指出问题，寻找方法

在确定了编程学习任务后，学生便需要着手解决问题，进行系统性思考以便完成学习任务。但是，在正式开始编程时，学生还会遇到许多问题，如操作的方法不合理等，这些问题会影响学生编程的质量。与此同时，问题具有导向的作用，在逐一解决问题的过程中，学生能够理清操作的思路，从而做好实际操作的前期准备工作，为后续的学习活动奠定良好的基础。因此，在学生开始编程后，教师不妨围绕学生的实践操作任务提出多个问题，并带领学生解答问题，引导学生整理问题的答案，以便学生逐步做好统筹规划，强化工程思维。

例如，在“赛车游戏”的教学中，教师先组织学生玩“赛车游戏”，引导学生确定“自主制作赛车游戏”的学习目标。围绕这一学习目标，教师提出了“游戏的规则是怎样的呢”“游戏包含哪些角色呢”“整个游戏中，你认为最吸引人的地方是哪里”等问题，让学生对编程活动的最终效果进行预想。之后，教师再提出“如何进行游戏的制作呢”“在制作游戏的过程中，需要用到哪些工具呢”等问题，以便学生整理需要用到的资源，为学生之后的实践操作奠定基础。紧接着，教师引导学生观察赛车游戏，让学生提出自己的疑惑，如“如何进行赛道背景的设计呢”“如何进行赛车角色的添加呢”，然后引导学生在回答这些问题的过程中完善实践操作细节，提高学生的学习质量。

问题能够用于引导学生改变思考方向。在编程课上，教师可以利用问题，使学生迅速地锁定完成操作任务的步骤，从而顺利地完成学习活动，发展工程思维。

二、优化细节，解决问题

在学生实际编写代码的过程中，学生个人能力不足等问题，也会使学生编程的质量大大降低。面对这一情况，教师应充分发挥自身的引导作用，带领学生优化细节，或者鼓励学生组成合作小组，从而有效帮助学生掌握编程知识。

（一）合作探讨，设计方案

一项工程的落实，离不开集体的努力［3］，学生个人的能力是有限的，在独自完成实践操作任务时，学生会出现种种困惑，而合作小组能够集中学生的力量，让学生在互相探讨中进行方案的论证、决策，在相互辅助中提高实践操作的效率。因此，为了让学生在潜移默化中形成工程思维，教师有必要基于对学生的了解，恰当地为学生搭建合作的平台。

比如，在“吃豆精灵”的教学中，教师便可以引导学生以合作的方式完成学习任务，促进学生工程思维的发展。在课堂上，教师可先提出“我们可以利用什么来控制吃豆人的移动呢”等问题，以便分析学生的编程素养、工程思维等。随后，教师可依据“优势互补”的原则，与学生一同商量，分好合作小组，保障各个小组中既有编程能力较强的学生，也有具有工程思维的学生。在分好组后，教师再将课堂完全交给学生，让学生在相互帮助中确定实践操作的方案，并做好人员的具体分工。

教师先对学生的实际情况进行分析，再基于科学的方式，为学生搭建合作的平台，能够更好地集中学生的力量，让学生共同完成实践操作任务，这样做还能强化学生的合作意识，发展他们的工程思维。

（二）教师介入，加快进度

对学生进行工程思维培养的目的，是发展学生的自主学习能力和问题解决能力，同时提升学生的学习效果。但是，要做好工程思维的培养，教师需为学生提供帮助，解开学生的疑惑。所以，在组织学生学习编程知识时，教师要发挥自身的作用，指导学生统筹规划，并辅助学生解决遇到的难题，从而有效落实对学生工程思维的培养，加快学生完成学习任务的进度。

例如，在组织学生学习“小猫出题”的内容时，教师便可以充分发挥引导作用，为学生提供辅助。高年级学生已经具备了一定的计算机操作能力，也对Scratch软件有一定的了解，能够调用动作模块、画笔模块完成编程活动。但是，在学生应用变量模块中的“新建变量”“设定变量值”等控件进行实践操作时，仍旧会存在许多问题，如有学生不知道如何对小猫的反应进行编写。面对学生的疑惑，教师可以及时出示课件，引导学生应用“如果……否则……”这一控件来编写小猫的反应，让小猫在答题者答对题目后，说出“恭喜你，答对了”；在答题者答错题目后，说出“很遗憾，答错了，要继续努力哦”。

教师主动地扮演好“辅助者”“解惑者”的角色，适时介入学生的学习活动，能够让学生迅速地找到自己在操作时的“病症”，从而更好地解决问题，完成任务，发展工程思维。

三、展示成果，改进提升

工程思维培养的最终环节，是引导学生对成果进行检验、反馈和修正，以便学生在未来更好地将理论知识应用于现实生活［4］。编程课程带有强烈的实践色彩，在编程课程中，学生不仅能通过完成任务获得探索的乐趣，也会获得一定的成果，这一成果不仅代表学生参与了实践活动，也代表了学生学习编程知识的效果。因此，教师应当为学生搭建平台，鼓励学生展示自己的成果，并基于学生的成果为学生进行延伸、拓展，以便学生在收获满满成就感之余，有意识地改进自身的不足，进行深度思考。

（一）成果展示，获得反馈

教育评价环节是教师引导学生进行反思、回顾的环节，透过评价，学生能够认识到自己的进步和不足，及时地完善自己的知识体系。所以，在培养学生工程思维时，教师也要重视评价环节，主动提供展示编程成果的机会，以便学生透过成果展示，获得多元的反馈意见，在肯定自己的进步的同时，认识到自己的不足。

比如，在“画城堡”的教学中，当学生利用积木块画出组合图形后，笔者适时提供学生展示成果的机会，鼓励学生介绍自己的成果以及自己的操作过程。在展示的过程中，学生愈发认可自己的成果。随后，笔者组织学生开展互评活动，让学生在同伴的赞赏、指导声中，进一步体会编程的乐趣，并反思自己的不足。最后，教师指出学生的进步与不足之处，以便学生及时地补充“新建积木块”“调用积木块”等知识。

教师有意识地提供展示成果的机会，能够让学生基于自己的实践操作成果进行反思，再通过这些反馈改进自己的学习活动，从而完善自己的知识体系。

（二）拓展思考，养成习惯

在培养工程思维时，教师要努力保持学生思维的活跃度，让学生始终有探究、学习的兴趣。知识是无限的，学习也是没有止境的［5］，在组织学生完成编程任务后，教师也要引导学生基于现有的编程知识、编程技能参与拓展延伸的活动，让学生更加牢固地掌握编程知识，形成良好的思维习惯。

以“穿越迷宫”的教学为例，教师可以在学生完成操作任务后，引导学生思考新的内容，保持学生思维的活跃度。具体来说，在课堂上，教师要先创设情境，引导学生确定本节课的实践操作任务，并让学生做好统筹规划，然后进行场景设置、脚本搭建，从而逐步完成学习任务。在学生运行自己编写的脚本后，教师再提出“我们可不可以编写一个用方向键控制小猫穿越迷宫的脚本呢”的问题，引发学生的进一步思考。当学生产生想法后，教师为学生提供交流平台，组织学生进行组内交流，引导学生在讨论、实践中逐步完成学习任务。在课堂的最后，教师可提出“本节课的操作非常有趣，我们还可以使用这些控件做些什么呢”的问题，以保持学生对本次教学内容的探索欲。

在学生完成实践操作任务后，教师继续围绕教学内容提问，能够让学生继续对所学编程知识进行探索，提升学生思维的活跃度，加深学生对编程知识的印象，使学生更加牢固地掌握编程知识。

结语

总而言之，在小学编程课程的教学中，教师应当主动借助编程课程对学生进行工程思维的培养，促使学生在提升信息素养之余，获得工程思维的发展，并逐步提高统筹规划能力和实践操作能力。

【参考文献】

［1］张萍.小学信息技术编程教学的实践与思考［J］.中国新通信，2019，21（16）：209.

［2］徐凯.人工智能编程基础：小学信息技术模块化编程应用探究［J］.小学教学研究，2021（21）：46-47.

［3］邬莺.基于云平台的小学信息技术Scratch编程教学方法探究［J］.中国多媒体与网络教学学报（下旬刊），2021（08）：149-150.

［4］黄绍夷.项目教学法在小学信息技术Scratch教学中的应用分析［J］.新课程导学，2021（14）：86-87.

［5］张惠敏.探索创新小学信息技术课程中Scratch编程的教學方式［J］.天天爱科学（教育前沿），2021（4）：61-62.