中学信息技术程序设计教学探究

摘要：随着我国科技的飞速发展,中学信息技术教育的内容也一直处于动态发展变化过程中，传统初中信息技术教材中VB程序设计内容已经不适应时展需求。英国BBC推出的Micro:bit被越来越多地引进中学校本课程中，它的可视化模块编程工具简化了代码编写，能够轻松地外接各类电子元件支持项目的制作。本文从什么是Micro:bit板出发，对Micro:bit课程展开详细设计，为Micro:bit在中学课堂教学的实施提供了一定的借鉴。课程的有效设计与实施有助于提高学生的计算思维能力、自主探究能力和小组协作能力。

关键词：Micro:bit；程序设计；教学实践

随着我国科技的发展，信息技术教育一直在面临着挑战，在新课改的大前提下，信息技术教育的内容也要做出相应改变。传统初中信息技术程序设计课程中存在着这样的误区：程序设计教学就是要让学生掌握一门计算机语言或让他们记住一些具体的命令和语法，这是对程序设计课程的极大误解。程序设计课程应该侧重于向学生传授程序设计的思想、理念和方法，强调解决问题过程中程序设计的严谨性、条理性和思维性[1]。苏州工业园区星湖学校在百科创意课程教学中，以Micro:bit开发板为载体，基于微软MakeCode官网开展程序设计课程教学，项目式的教学不仅为信息技术课堂增添了活力，也培养了学生的逻辑思维、创新思维以及解决问题的能力。

一、基于Micro:bit的程序设计课程

Micro:bit是一款由英国电视广播公司（BBC）专为百万青少年打造的可以塞进口袋的超迷你计算机。4cm×5cm的微型主板配置有5*5的点阵LED灯，3个可触控按钮，其中包含两个可编程按钮和一个复位按钮，除此之外还配置有内置的加速度计、板载蓝牙、温度传感器以及磁力传感器等。Micro:bit开发板可以通过鳄鱼夹、引脚以及杜邦线等外接各种电子元件，支持传感器数据的读取，可以控制舵机，播放音乐等，因此能够基于Micro:bit进行各类编程教学场景的创设。一个学期的教学实践让我们发现，项目式的教学能够更好地支持本课程的开发与实践，学生在项目制作的过程中能够更好地获得知识、掌握方法、提升能力。

二、中学Micro:bit课程实施方案设计

Micro:bit课程的定位类似于“创客课程”，相对于传统课程体系和教育制度，创客课程目前仍处边缘化境地，并非传统的“第二课堂”，也非“综合实践活动”课程，更非一门“学科化”的课程，而是一种跨学科的新型课程[2]。对于Micro∶bit课程的开发既要基于共性的教学模式，又要对课程进行个性化的设计。（一）教学目标设计。1.知识与技能。（1）熟悉Micro:bit块语言图形化编程界面，掌握各个模块的具体功能；（2）能够灵活运用Micro:bit块语言模块熟练地进行图形化编程；（3）掌握开源硬件以及各类传感器的基本结构及其功能属性，结合Micro:bit设计制作出完整的作品。2.过程与方法。（1）能够发现、分析与分解现实世界中的问题，并使用图形化编程进行设计与搭建；（2）在项目制作的过程中不断探索，通过不断地循环迭代修改设计方案，从而提高科学探究能力。3.情感态度价值观。（1）在分组协作完成项目的过程中，感受到每个成员都是团队中不可或缺的一部分，体会团队合作的魅力，培养合作意识和互助精神，学会与人沟通，培养良好的人际交往能力；（2）在充满趣味性、实践性的课程中，不断实践去解决问题，充分培养耐心、细致、不畏困难的个性品质，促进了计算思维和科学素养的生成与发展。（二）教学内容设计。1.符合学习者的认知发展规律。皮亚杰认为个体的认知发展要经过四个时期:感知运动阶段(0-2岁)、前运算阶段(2-7岁)、具体运算阶段(7-11岁)、形式运算阶段(11岁-成人)。本课程的实施对象是初一学生，该阶段的学生大多11岁以上。根据皮亚杰的认知发展阶段理论，该阶段的学生认知发展刚由具体运算阶段过渡到形式运算阶段，开始学会类推，具有逻辑思维和抽象思维，能按假设验证的科学法则思考解决问题。本课程的编程环境为微软MakeCode官网，该环境的突出特点一边是块语言，一边是代码语言。块语言就像搭积木一样，通过拖拽就可以搭建一个完整的程序，大部分学生在小学时就已接触过Scratch，因此这部分对学生来说不是难点。本课程主要采用块语言进行程序设计，这相比于具体编程语言的学习，解放了学生的大脑，让学生可以在创造和想象上投入更多的精力，促进学生计算思维的发展。2.注重教学内容的实践性。中华民族伟大复兴的“中国梦”需要创新型人才的培养，随着中国学生发展核心素养总体框架的确定、新课改的实施，国家更加注重素质教育和人的全面发展[3]。传统课程教学多与现实生活相脱离，只注重学生的理论知识，这对于学生综合素质的发展是十分不利的。Micro:bit课程教学内容的设计需要贴近生活实际，基于真实的问题情境，充分培养学生的实践探究能力与创新能力。（三）教学模式设计。1.创设真实的问题情境，采用项目式教学法。基于真实问题情境的项目式教学能够将抽象的知识生活化，学生在解决问题的过程中能够灵活运用知识，这样能够有效提高学生的学习积极性与投入度，使学生学习体验感更强，学习效果更佳。例如:本课程设置的“我是小园丁”项目基于真实的问题情境，让学生利用自制的湿度探测仪去测试不同植物的湿度，并为需要灌溉的植物进行浇水；“圣诞节礼物”项目启发学生利用身边的材料，制作“小音乐播放器”“八音盒”“遥控汽车”等庆祝即将到来的圣诞节；“我是小小消防员”项目让学生通过自制的温度感应仪测试不同地点的温度；“我爱做游戏”项目让学生通过模块化编程制作“飞机大战”“愤怒的小鸟”“赛车”等小游戏。这样的学习比教师的直接讲授，4页）更能使学生获得深刻的体验，使知识不仅仅停留在理论层面，更具备了应用性和迁移性，枯燥的知识学习活动变成了一个包括情感体验在内的综合性活动，知识学习的趣味性变得更加浓厚了。2.利用导学案、微课等教学资源提供脚手架。信息技术课堂教学可以为学生提供详细的学案指导与微课资源，支持学生自主学习，培养学生自主学习能力。优质的学案设计与微课资源对学生的帮助远远大于课堂中教师的讲解[4]。通过课堂实践发现，相比于教师讲授，学生在使用导学案和微课进行自主学习时的学习参与度更高；同时导学案与微课的提供也给了学生更大的自由度，支持差异化教学，掌握较好的学生可以去帮助学得慢的同学。3.组间竞争与组内合作相结合。本课程在实施过程中，将学生进行异质分组，充分强调学生的组间竞争与组内合作。每个项目结束后都设有分组展示环节，表现优异的小组获得相应的荣誉称号，学生在组间竞争的过程中，渐渐地形成了集体观念，每个学生都为了共同的目标而努力，共同编程，共同进行项目手工制作等。这样的模式充分培养了学生的团队协作能力，学生对课程的热情和投入度获得了极大提升，有效提高了课堂教学效率。（四）教学评价设计。1.过程性评价。过程性评价是一种在教学活动过程中对学生的学习过程进行评价的方式，能够帮助教师掌握学生的学习情况，以便实现课程的动态调整，从而促进学生高效学习；同时过程性评价还包含对学生学习态度、情感态度、探究能力、行为习惯等方面做出评价，对学生品行和行为习惯进行评价，促进学生的全面发展。本课程结合学生的课堂表现情况，以小组或者个人为单位对学生展开过程性评价，能够起到督促和激励的作用，提高学生的自主性。2.总结性评价。在每节课课程项目结束之后，我们都设置了一个项目展示环节，每个小组需要选出一位同学对项目进行展示和介绍，在介绍过程中可以结合ppt、SeeWolink无线投屏等进行展示。教师和其他学生均为评委，本着公正客观的原则不仅要对作品的美观性、功能性、创造性等方面进行评价，同时也要对作品的展示与解说进行评价。

三、结束语

正如英国BBC学习部门的主管洛克斯（SineadRocks）所说：“BBCmicro:bit确实有无限的潜力，特别是当它与其他硬件配对时，我们迫不及待地想看到学生们会用它做什么?”我们相信，将Micro:bit引入初中信息技术教学，能够为程序设计教学注入新鲜的血液，让学生在快乐编程的过程中培养计算思维。

参考文献：

[1]黄耀忠,林幸强.义务教育阶段图形模块化程序设计教学探究——以Micro:bit开发板应用为例[J]教育信息技术,2017(11)

[2]张琪.基于Micro:bit的小学创客课程设计与实践研究[D]华中师范大学,2019

[3]林崇德.中国学生核心素养研究[J]心理与行为研究,2017(2)

[4]邱钰,商治年.基于Micro:bit的初中Python程序教学实践与思考[J]中国信息技术教育,2018(8)

作者:史月 单位:苏州工业园区星湖学校