基于ADDIE模型的小学信奥赛课程设计——以“冒泡排序”课程设计为例

闫泽平 裘国永

陕西师范大学计算机科学学院 陕西 西安 710119

引言

近年来，小学生在信奥赛中获奖人数持续增多，说明从小学选拔部分学生为后续培养打下基础是可行的[1]，然而大多数小学信奥赛课程不完善甚至不具备，笔者提出使用ADDIE模型作为课程设计基础。通过分析、设计、开发、实施、评估5个环节确保课程开发的科学性、操作性和规范性[2]。

1 小学信息学奥赛课程教学现状和 ADDIE模型

1.1 小学信息学奥赛课程教学现状

信息学奥赛即全国青少年信息学奥林匹克竞赛，与数学、物理、化学、生物并称为全国中学生奥林匹克五大学科竞赛[3]。学习信息学奥赛有诸多好处，然而国内对于这门课程的重视程度却远远不够。只有在一些相对较大或教育理念较为先进城市的部分“名校”里才会开设对应的社团或信息学校队，其中又以初高中居多。以笔者所在城市西安为例，在关于小学是否开设信息学课程的调查中得出仅有很小部分小学有信奥赛校队，部分学校甚至连基础图形化编程都未开设。此外，笔者以“信息学奥赛”为主题在知网搜索，小学阶段信息学奥赛的相关研究论文只有9篇，占比仅为3.3%。笔者根据以上研究与实际观察，得出目前小学阶段的信息学奥赛课程与教学存在如下问题：

1.1.1 缺乏指导性课程体系，规范性不足。目前大部分教学依据的只有《NOI大纲》和其他一些相关书籍，如《信息学奥赛一本通》、《CCF中学生计算机程序设计（基础篇）》等，或仅凭授课教师的以往经验，缺少对学生各方面情况的调查以及对知识内容的分析。

1.1.2 课程内容呈现过于抽象，直观性不足。目前的教学形式大多为教师口头讲授、直接代码演示、学生相互练习。教师授课的直观性受到很大的限制。

1.1.3 课程难度起伏较大，科学性不足。目前的课程难以做到层层递进，相互衔接。学习过程中没有辅以动画等多媒体技术，学生学习理解起来难度较大。

以上问题在以ADDIE模型为理论基础的课程中能得到较好的解决。

1.2 ADDIE模型介绍

ADDIE模型是非常知名的教学系统设计（Instructiona System Design，ISD）模型，也被公认为是其他相关ISD模型的基础与底层框架[4]。其5个环节分别是Analysis（分析）、Design（设计）、Development（开发）、Implementation（实施）、Evaluation（评估）。首次出现是专门为美国陆军系统训练而开发的系统课程训练模型，是在1975年由美国佛罗里达州立大学的教育技术研究中心所开发[5]。ADDIE模型作为一种系统化的方法论，其强计划性、可操作性、规范性为课程教学设计提供了一种极具参考价值的理论方法，也为教育工作者的教学活动提供了思路。

图1 ADDIE基本模型

2 基于ADDIE模型的小学信息学奥赛课程设计

2.1 小学信息学奥赛课程设计原则

情景教学原则：建立一个尽可能真实或接近小学生生活的情境，能够吸引学生注意力，并能引导学生将所学知识运用到解决实际问题中去。

适度性原则：小学生专注力保持时长较短、对新知识的理解接受量有限，因此每节课所要讲授的新知识宜少不宜多，宜浅不宜深。

直观性原则：借助动画、视频、实物模拟等一系列手段，让学生可以直观的了解知识内部原理与过程。

以上原则作为课程开发的总原则起到很重要的作用，同时也无不体现在ADDIE模型的五个环节中。

2.2 基于ADDIE模型的小学信息学奥赛课程设计流程

基于以上对ADDIE模型的分析，结合小学信息学奥赛课程的特点，在前人已有的研究基础上，通过查阅文献资料，从ADDIE模型的五个环节出发，构建小学信息学奥赛课程的设计开发流程，并对各个环节进行论述。

2.2.1 分析阶段。分析是课程设计开发前期的调研准备工作。需要从多方面进行详细的分析，例如课程教学内容的分析、学习者特征的分析等。可以通过问卷调查、测试小评、研读大纲与课标、访谈教师与学生等一系列方法。

2.2.2 设计阶段。设计是分析阶段准备调研后的下一阶段，可以从教学目标、教学策略、教学流程3个方面进行展开。

4)扭梢。从5月上旬开始，当新稍长到20厘米左右时，可以在其基部5厘米左右半木质化处进行扭梢处理。富士品种扭梢后可促进形成花芽。

教学目标在课程授课过程中起到导航作用。根据布鲁姆教学目标分类理论，课程教学目标分为3个层次：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。

教学策略指采取何种方式针对不同内容面向不同学生授课的策略。教师需要根据课程内容差异、学生水平差异、学的认知层次差异等因素确定教学策略。

教学流程目的在于设置合理的环节保证学生对所学内容进行有意义的建构。

2.2.3 开发阶段。开发是将设计阶段确定的教学目标、策略、流程通过某种有组织、有结构的载体呈现出来的环节，这个载体也就是所要开发的核心内容。

图2 开发流程

2.2.4 实施阶段。实施是课程开发完成后用于实际使用的环节，具体表现在教师与学生共同的教学实践应用上，按照既定的教学目标、教学策略和教学流程将课程实现。

2.2.5 评估阶段。评估是最后一个环节，也是对前面几个环节进行反馈与调节的最终阶段，围绕着教学目标、教学过程与结果开展。一般的评估包括形成性评价与终结性评价，通过评估可以对前面几个环节进行修改。

3 基于ADDIE模型的“冒泡排序算法”课程设计

上一小节对使用ADDIE模型的基本原则与5个步骤进行了论述。本节将运用这5个步骤进行实际课程的设计研究。设计研究的课程为“冒泡排序算法”，面向小学4到6年级学生。下面是具体的实现过程。

3.1 分析阶段

3.1.1 课程教学内容分析。在“NOI大纲”中，“冒泡排序”是入门级排序算法中第一个算法[6]。学习此算法前学生应已具备基础语法知识。该算法的学习对前面基础语法起到巩固作用，也为后续算法的学习奠定了基础。

3.1.2 学生特征分析。根据皮亚杰的儿童认知发展理论，小学4到6年级的学生处于具体运算阶段，具有守恒性、可逆性和去自我中心性。这一阶段儿童的思维需要具体事务的支持，难以进行抽象思维。

3.2 设计阶段

3.2.1 教学目标设计：根据布鲁姆教学目标的分类理论，本节课教学目标在3个层次上的制定如下表所示。

表1 教学目标设计

3.2.2 教学策略设计：本节课采取以学生为中心的教学策略，具体表现为在教师指导下的启发式教学与分组合作学习。首先，教师通过创设问题情境，在情境中提出问题并保证所提问题的可解决性、描述的准确性、条件的规范性；其次，引导学生以小组为单位利用教师提供的材料针对所提出的问题进行思考提出假设；再次，带领学生对所提假设进行实践验证，给出提示与解决问题的思路；最后，与学生一起总结规律，得出结论。

3.2.3 教学流程设计：根据设计好的教学策略设置6个教学环节保证本节课内容的实施。本节课教学流程设计如下图所示。

图3 教学流程设计

3.3 开发阶段

3.3.1 教学案例与情境开发：案例选择需有正向价值观、具备引导性、贴近学生生活。本节课案例选择以2023年杭州亚运会为背景，以对各个国家所获金牌数量进行排序为题目内容。在此情境下引出冒泡排序算法并引发学生思考。

题目背景与内容：北京、广州和杭州分别成功举办1990年、2010年、2022年亚运会，提高了我国城市国际知名度，并将进一步推动了奥林匹克运动在中国的发展。中国运动健儿在比赛中取得了令人骄傲的好成绩。小明作为一名热爱运动的小学生，一直非常关注各个国家金牌数量，并记录下金牌获得排名前十的国家，然而在一次记录中小明不小心把卡片的顺序搞乱了。正当小明要把卡片重新排序时，爸爸向小明提出了一个问题：如何在每次只能移动相邻两张卡片的条件下，把这10张卡片按照从大到小的顺序排列呢？这可把小明难住了。同学们，你们有什么好办法吗?

图4 课程案例——打乱后的卡片顺序

3.3.2 脚本开发：题目背景及内容引出的动画视频、冒泡排序算法中相邻元素比较并交换的动画、两个变量相互交换动画、课件制作。

3.3.3 工具选定：使用Powerpoint、来画动画制作平台、EV录屏等工具。

3.3.4 课程素材包制作与课程优化：课程素材包括：完整课件、完整代码及各部分代码、知识点总结、课后练习及讲解；课程优化在课程实施后进行。

3.4 实施阶段

本课程面向的对象是小学4到6年级学生，实施前需要就学生学习态度、学习基础等综合因素进行考虑，选择不同的班级进行教学。因原本就没有小学信息学奥赛课程，无法设置对照班，因此将本课程按照前面设计好的教学流程加以实施，在多个不同班级授课并观察记录学生与教师的反应。

3.5 评估阶段

此环节分形成性与终结性评价。形成性评价需要设计相对应的问卷，例如学习者问卷调查，就学生的兴趣、参与度、积极性、课堂回答问题、作业完成情况进行统计，教师问卷调查可以通过访谈的形式来了解教师对课程的意见与建议。终结性评价通过相关的测试题来检验学生对课程内容的掌握情况。

4 结束语

综上所述，基于ADDIE模型的特征与环节，设计用于小学阶段的信奥赛课程，不仅为小学阶段信息学奥赛课程的开展打下基础，而且为后续信息人才的筛选与培养提供了系统规范的依据。本文从具体课程案例出发说明结合ADDIE模型与小学信奥赛课程的可行性，为后续的相关研究做出一些基础贡献。