基于计算思维培养的教学编程实践

黄倩雯

【摘  要】教学评一体化的编程教学注重课程标准与各级目标的整合与统一，通过以评促教、以评促学的策略方法展开课堂教学，全面发展提升学生的学科核心素养。本文以粤教版“运用顺序结构描述问题求解过程”为例，从课前、课中、课后三个环节出发，设计有效的教学评实施策略，充分发挥评价功效，开展培养计算思维的高效课堂，旨在为高中编程教学培养学生计算思维提供参考。

【关键词】计算思维；教学评一体化；编程教学

策略

随着课程改革的深入推进，核心素养逐渐进入公众视野，培养学生包括计算思维在内的核心素养成为学校教育的基本任务与新的发展趋势。编程语言作为学生计算思维培养的重要支撑工具，可以让学生在编程探究中发展思维、提升素养，落实立德树人的课程价值观，更好地为学生未来发展助力。教学评一体化的编程教学注重课程标准与各级目标的整合与统一，通过以评促教、以评促学的策略方法展开教学，全面发展提升学生的学科核心素养。下面笔者以粤教版“运用顺序结构描述问题求解过程”为例，具体闡述教学评一体化的编程教学实施策略。

一、课前准备要充分，教学评目标要一致

策略的制订要符合学生的认知水平和发展需求，因此前期笔者开展了“计算思维认知与需求情况”的问卷调查，结合学生的兴趣需求确定了项目主题。以“开发学科教育游戏”为主线设计大单元教学，借助层层递进、螺旋上升的迭代优化活动帮助学生构建新知、发展思维。又通过“计算思维量化表（前测）”问卷调查，了解当前学生的计算思维水平，确定学情基础。备课环节教师要依据课标，结合学情和教学内容，围绕项目主题整合教学资源，从核心素养的角度确定具体的教学目标，形成相应的学习与评价目标，三者相辅相助，缺一不可。评价作为计算思维培养成效的重要诊断工具，要制订符合学情的评价标准，注重自评、互评、形成性评价、总结性评价与诊断性评价相结合的多元化评价方式。笔者结合我国计算思维评价指标的研究，从态度和技能两个维度、五个思维结构层次出发，设计了相应的评价量化工具，将其融入教学环节，客观全面地评估学生学习的过程、态度和结果。此外，笔者还配套设计了教学课件、学习资料包（微课、配套代码、拓展知识、学习任务单、作业任务）等，充分做好课前准备，以此围绕教学评目标开展发展思维、提升素养，立德树人的教学任务。其实施方法如下图所示。

二、课中实施要调控，教学评策略促发展

（一）由情境体验到抽象建模

有效的情境能引发学生共鸣，激发兴趣。因此在创设情境前，教师要分析导入情境后学生可能的思维过程，思考情境对学生学习的意义，明确情境的最终目的是通过构建知识发展思维。笔者以学生在算法课设计的小组优秀诗词游戏方案为情境，引导学生分析思考、简化抽象，将游戏算法分解成易于实现的子部分，并提炼出与教学目标相关的知识——利用顺序结构实现“诗词小达人（简化版）”教育游戏，自然地引出本课主题。

在整个教学过程中，学习任务单作为学生自主探究的学习支架，配合教师开展项目活动。学生结合分析思路将任务单中的流程算法补充完整，半成品作业可以有效地帮助学生沿着自己的“最近发展区”前行。接着教师通过问题引导学生发现利用输入、输出函数实现计算机算法的方式，自然引出并强调本课的重难点，让学生有针对性地进行后续学习。

在情境再生构建模型过程中，教师结合学习效果评价目标对学生进行评估反馈。例如在教师的引导下，学生能概括总结出游戏的功能模块，并能将复杂的游戏方案分解成功能简单的基础模块，说明学生处于单点结构水平，学生能将算法补充完整并发现计算机实现算法的方式，由此诊断学生的思维已达到多点结构水平。教师不断结合学生当前的思维水平及时调整策略方法，促进学生思维由单点到多点的深入发展。通过这个环节，学生体验分解、抽象、概括、算法的过程，将情境中获取的信息再生并构建相应的计算机模型，初步感知计算思维过程，为下阶段的程序构建做好准备。

（二）由任务迭代到计算思维

程序构建是形成发展计算思维的重要环节，因此，笔者以多个迭代优化的任务活动为依托，引导学生反复体验问题分解、抽象、建模、算法、评估的思维过程，逐步实现思维的发展与提升。在学生明确计算机实现算法的具体方法后，引导学生发现并理解顺序结构主要是由数据输入、处理、输出这几个部分组成，加深对顺序结构的理解。接着让学生以学习任务单为支架，展开自主探究，结合课本知识和下发的微课、拓展知识等学习资源，完成任务1和任务2。

结合知识点对任务1进行细分：活动1利用输出函数实现游戏的背景、出题功能；活动2利用输入函数实现答题功能，完成后通过问卷汇总编程时出现的问题。学生在探究实践中，认识输出、输入函数的具体格式和使用方法，在问题汇总中发现问题、解决问题，在编程调试中巩固发展多结构水平。教师通过问卷汇总的数据分析学生当前的多点结构水平。借助案例帮助学生理解print（）和input（）函数的编程要点，引导学生学会根据具体情况选择合适的输出和输入方式。再通过趣味代码找茬的环节，强化认知加深理解，帮助学生形成知识的初步构建。

任务2是对任务1的优化创新，通过两个活动引导学生将当前程序细化分解为易于表达、处理的小问题，培养学生多维度分析思考的能力和优化创新意识。活动1从程序美观度和可读性出发，通过问题引导学生思考优化策略。学生能结合生活中的游戏经验，说出利用换行、空行、延时、清屏等方式来优化，说明学生的思维正由多结构向关联结构发展。通过编程实践、作业展示的环节，教师鼓励学生多思考多创新，克服固化思维，让学生在感受编程乐趣的同时激发创新意识，促进关联结构思维水平的发展与提高。活动2从代码效率的角度出发，通过问题引导学生结合拓展资料，小组讨论灵活高效的随机出题优化方式。在教师的引导下，学生能说出利用列表来存储题库，通过随机变量来存储抽题编号，进一步优化算法方案，由此诊断学生的思维已由关联结构逐步过渡到抽象拓展结构。通过编程实践，学生综合应用所学知识，深入理解输出函数的具体应用。通过迭代优化的任务活动，学生的计算思维在自主、探究、合作、实践中逐步实现由低阶到高阶的稳步发展。

（三）由计算思维到核心素养

學科核心素养不仅符合当今社会的发展需求，也是学生适应未来信息社会的重要能力。因此，笔者借助最后的作品展示环节，让学生在交流评价中发展思维，提升素养。首先各组进行自评、互评，选出最佳作品，接着各组展示最佳作品，简单介绍程序的功能、创意及编程中遇到的问题及解决方案。学生在交流评价中，取长补短，思维碰撞，激发创新，有助于思维水平的启发。同时，教师通过共同查错环节，关注未完成的学生群体，积极引导学生发现作品的闪光点，给予正向的肯定与鼓励，帮助学生建立自信，提高编程兴趣。学生在查错改错中加强知识间的关联，促进知识的融会贯通，进一步完善知识体系。

最后，教师以学生完成的优秀作品为例，引导学生梳理、归纳知识要点，总结程序构建、完善优化的算法思想和思维过程，构建完整的知识体系，进一步发展计算思维。在师生探讨生活中顺序结构的具体应用环节，引导学生进行知识的迁移与拓展，让学生认识到创新对社会发展的重要意义，养成积极使用技术工具解决实际问题的意识，进一步培养信息社会责任感，从而达到促进学科素养全面发展的教育目的。

三、课后任务要合理，教学评效果贯始终

对大单元的项目教学而言，要注意微项目间的关联过渡。合理的课后任务有助于及时调整下阶段计算思维培养的教学策略，以便为下个微项目的展开做好铺垫。笔者从“计算思维量化表（前测）”中筛选出关键评价指标，设计了课后的“微项目编程效能感量表”，如下图所示。学生通过问卷填写，正确认识自己的优点与不足，在评价中激发创新意识。教师通过问卷收集数据，与前测量化数据进行对比分析，了解学生计算思维的发展水平。此外，导向性强的课后思考有助于下个微项目情境的创设。结合情境中的游戏算法，让学生课后思考：该如何让程序有效地验证答题情况？由此自然地过渡到选择结构，引导学生有针对性地展开预习探究，微项目间实现了良好的关联。

教师要在课后结合教学过程中学生的课堂问答（课堂表现评分）、问题反馈、课后编程效能反馈、程序作品、思维导图作业这些贯彻始终的评价数据进行教学反思。其中，开放性的程序作品主要从主题内容、程序设计这两个维度进行手动评分，帮助教师掌握学生的个性和水平能力差异，在后续课程进行巩固提升。与此同时，教师根据课堂反馈设置相应的奖励机制，进一步提高学生的学习积极性。综合分析反思后，笔者及时针对学生的薄弱环节调整策略，细化目标，以此提高学生的计算思维培养的教学效率。

四、结束语

笔者在基于计算思维培养的编程教学中，紧扣计算思维的评价标准和思维层次，将其贯穿于“运用顺序结构描述问题求解过程”微项目的教、学、评各环节。围绕“情境体验—抽象建模—任务迭代—分享评价—总结升华”的教学思路，尝试设计切实可行的评价工具融入教学活动。学生活动探究中，不断融合生活实际和学科知识，反复体验问题分解、抽象、建模、算法、评估的思维过程，感受实现算法的自动化过程，逐步形成发展计算思维，促进学科核心素养的全面发展。本次的教学策略与实践研究是一个积极的尝试，效果与预期目标基本相符。在今后的课堂教学中，笔者还会继续深入探究，充分发挥教学评一体化的优势，以评促教、以评促学，打造计算思维培养的高效课堂。

【参考文献】

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[3]林莉.基于SOLO分类理论的教学评一体化编程教学设计——以“智能台灯”一课为例[J]新课程导学，2023（2）：63-66.

（课题项目：本文系福建省电化教育馆教育信息技术研究课题“基于计算思维培养的教学评一体化编程实践研究”研究成果，项目编号为KT23052）