摘要：本文以編程教學(xué)為落實(shí)核心素養(yǎng)的載體，分析了編程教學(xué)與信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐從信息意識(shí)的增強(qiáng)、計(jì)算思維的發(fā)展、數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的提升、信息社會(huì)責(zé)任的踐行這四方面闡述了初中編程教學(xué)中落實(shí)核心素養(yǎng)的方法與策略。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);初中;編程教學(xué)

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2021）10-0109-04

當(dāng)前，我國(guó)官方還沒(méi)有關(guān)于中小學(xué)信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的具體要求，但就學(xué)科而言，需要有體系化的課程內(nèi)容，就學(xué)生而言，需要符合其認(rèn)知規(guī)律，因此，在中小學(xué)信息科技教育中仍要積極探索核心素養(yǎng)的落實(shí)途徑。筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，編程教學(xué)與信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有著密切的聯(lián)系，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的可行途徑之一。下面，筆者將圍繞信息科技學(xué)科中的增強(qiáng)信息意識(shí)、發(fā)展計(jì)算思維、提升數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新、踐行信息社會(huì)責(zé)任四大核心素養(yǎng)，結(jié)合所執(zhí)教的初中年段分享教學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)。

編程教學(xué)與信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系

編程是一種人與計(jì)算機(jī)交流的方式，是人將解決問(wèn)題的思路、方法和手段通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠理解的形式告訴計(jì)算機(jī)，是計(jì)算機(jī)根據(jù)人的指令一步步工作最終解決問(wèn)題的過(guò)程。其中包含三個(gè)要素：首先是“界定問(wèn)題”，即人需要提出亟待解決的問(wèn)題;其次是“分析問(wèn)題”，即人需要有解決問(wèn)題的思路、方法和手段;最后是“解決問(wèn)題”，即人需要根據(jù)計(jì)算機(jī)的“思考方式”將解決問(wèn)題的規(guī)則告訴計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題。這些要素與核心素養(yǎng)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。

“界定問(wèn)題”的關(guān)鍵在于界定什么樣的問(wèn)題。從微觀層面來(lái)看問(wèn)題來(lái)源于個(gè)人當(dāng)下遇到的困難，從宏觀層面來(lái)看問(wèn)題來(lái)源于一個(gè)人長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃與理想。站在“立德樹(shù)人”的高度，應(yīng)將宏觀問(wèn)題的培養(yǎng)作為著力點(diǎn)，而這就需要學(xué)生具有良好的信息社會(huì)責(zé)任，將編程這項(xiàng)技能作為載體來(lái)解決對(duì)社會(huì)、對(duì)國(guó)家、對(duì)人類有益的問(wèn)題。

“分析問(wèn)題”的關(guān)鍵在于是否具備分析問(wèn)題的思維和能力。用編程來(lái)解決的問(wèn)題，需要用到計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想，這就需要發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維;而要把思維落實(shí)到具體實(shí)踐層面，還需具備相關(guān)能力，數(shù)字化資源與工具的應(yīng)用能力就是編程所涉及的重要能力之一，這就需要學(xué)生具備數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的素養(yǎng)。

“解決問(wèn)題”首先需要有“界定問(wèn)題”“分析問(wèn)題”環(huán)節(jié)作為鋪墊，其次在具體操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題往往又要回溯到之前的環(huán)節(jié)，因此，它是一個(gè)具有流程性的復(fù)雜過(guò)程。能用編程來(lái)解決的問(wèn)題，符合信息處理的一般流程，包括獲取信息、處理信息、發(fā)布信息等步驟，這就需要學(xué)生具備良好的信息意識(shí)。

綜上所述，如果將編程教學(xué)比作一輛車，那么信息意識(shí)就是車身，統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)問(wèn)題解決的過(guò)程;信息社會(huì)責(zé)任是方向盤，用問(wèn)題的內(nèi)容來(lái)控制車的行進(jìn)走向;計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新則是思維與能力這兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，是保障問(wèn)題解決的動(dòng)力系統(tǒng)。

編程教學(xué)中信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的滲透

1.編程教學(xué)中信息意識(shí)的增強(qiáng)

信息意識(shí)是指?jìng)€(gè)體對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷，其表現(xiàn)形式為信息處理能力。用程序來(lái)處理信息相對(duì)于傳統(tǒng)的方法而言，最鮮明的特點(diǎn)是自動(dòng)化處理。程序具備自動(dòng)采集、處理、發(fā)布信息的能力，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，這是一種不可或缺的信息處理方法，這為其在編程教學(xué)中的落實(shí)提供了依據(jù)。教師可從學(xué)生的日常生活和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓學(xué)生在感興趣的真實(shí)情境中采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)甄別與處理將其轉(zhuǎn)化為有效的信息，并予以發(fā)布，從而正確認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系，運(yùn)用信息處理的能力指導(dǎo)個(gè)人的學(xué)習(xí)和生活。

在編程教學(xué)中，使用外部設(shè)備采集數(shù)據(jù)是一種常見(jiàn)的方法。在項(xiàng)目活動(dòng)“智能聲控畫筆”中，筆者以測(cè)量教室內(nèi)的音量這一內(nèi)容為主題，讓學(xué)生通過(guò)聲音傳感器來(lái)采集聲音數(shù)據(jù)，并將其“畫出來(lái)”（如圖1）。任務(wù)伊始，學(xué)生將關(guān)注點(diǎn)放在如何將聲音“畫出來(lái)”，但真正深入任務(wù)后卻發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)并不在此，而在于：首先，除了自己的聲音數(shù)據(jù)外還會(huì)采集到周邊的各種聲音數(shù)據(jù);其次，即使是自己的聲音數(shù)據(jù)，在短時(shí)間內(nèi)也會(huì)采集到非常龐大的數(shù)量，對(duì)于后期處理來(lái)說(shuō)非常不便。與這兩個(gè)難點(diǎn)相比，“畫聲音”反而是相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。學(xué)生想出的解決方案是“按順序排隊(duì)采集數(shù)據(jù)，一個(gè)人采集時(shí)其他人保持安靜”“通過(guò)求平均值來(lái)壓縮數(shù)據(jù)的量”。雖然學(xué)生使用的方案未必是最科學(xué)的，但在這一過(guò)程中他們深切地體會(huì)到數(shù)據(jù)的復(fù)雜性及在數(shù)據(jù)中提取有效信息的難度，也理解了生活中“為何需要使用錄音棚”“為何語(yǔ)音識(shí)別有時(shí)不準(zhǔn)確”等現(xiàn)象，增強(qiáng)了信息意識(shí)。

2.編程教學(xué)中計(jì)算思維的發(fā)展

計(jì)算思維是指?jìng)€(gè)體運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問(wèn)題解決方案的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列思維活動(dòng)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域所特有的解決問(wèn)題的思考方式。因此，編程教學(xué)的重點(diǎn)并不在于教授學(xué)生如何編寫代碼，而在于培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域獨(dú)特的思考方式，如能把問(wèn)題形式化、抽象化、結(jié)構(gòu)化，形成自動(dòng)解決問(wèn)題的方案，并予以迭代與優(yōu)化。其最終目標(biāo)是使學(xué)生將這種思維方式應(yīng)用到生活中遇到的各種事件、行為中，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的認(rèn)知與處理。

就一種思考方式而言，其必然具備情境遷移的特征，可以在不同的情境中轉(zhuǎn)換、應(yīng)用。因此，要發(fā)展計(jì)算思維，在編程教學(xué)中切忌只教授機(jī)械性的知識(shí)，還應(yīng)關(guān)注承載關(guān)鍵學(xué)科概念與學(xué)科能力的核心知識(shí)。以如下頁(yè)圖2所示的編程教學(xué)的基本案例為例，此案例教師幾乎都會(huì)講解，其功能是使小貓不斷移動(dòng)。如果只是基于機(jī)械編程知識(shí)的教學(xué)，其教學(xué)過(guò)程會(huì)是這樣的——步驟1：游戲開(kāi)始時(shí)需要先加一個(gè)綠旗模塊;步驟2：讓小貓移動(dòng)需要用移動(dòng)模塊;步驟3：因?yàn)橐煌Ｒ苿?dòng)，所以要加重復(fù)執(zhí)行模塊。此教學(xué)過(guò)程花費(fèi)10分鐘的時(shí)間即可完成，學(xué)生也能順利實(shí)現(xiàn)小貓移動(dòng)的效果。但這種操作指南式的教學(xué)，對(duì)學(xué)生的思維發(fā)展沒(méi)有幫助。而基于核心知識(shí)的教學(xué)步驟則是這樣的——步驟1：想讓小貓移動(dòng)，可能會(huì)用到什么類別里的模塊？（引出分類概念）步驟2：缺少綠旗模塊小貓為什么不移動(dòng)呢？如果老師沒(méi)有說(shuō)下課，你們會(huì)離開(kāi)教室嗎？（引出事件概念）步驟3：嘗試把移動(dòng)10步改為移動(dòng)100步，觀察小貓會(huì)發(fā)生什么變化？（引出參數(shù)概念）步驟4：點(diǎn)一下綠旗，小貓只移動(dòng)一下，有沒(méi)有什么模塊可以讓小貓不停移動(dòng)呢？（引出循環(huán)概念）通過(guò)設(shè)問(wèn)讓學(xué)生不斷思考與嘗試，進(jìn)而引出編程教學(xué)中的核心知識(shí)。雖然此過(guò)程會(huì)耗費(fèi)更多的教學(xué)時(shí)間，但長(zhǎng)此以往，可以讓學(xué)生逐漸理解編程中所包含的計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想與方法，從而發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。

3.編程教學(xué)中數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的提升

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是指?jìng)€(gè)體通過(guò)評(píng)估并選用常見(jiàn)的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)，形成創(chuàng)新作品的能力。從其定義來(lái)看，關(guān)鍵能力在于“學(xué)習(xí)”與“創(chuàng)新”，而數(shù)字化資源與工具則是提升能力的載體，因此，其核心理念是通過(guò)數(shù)字化學(xué)習(xí)提高終身學(xué)習(xí)能力與培養(yǎng)創(chuàng)新精神。要做到這一點(diǎn)，可將數(shù)字化學(xué)習(xí)融入開(kāi)放的教學(xué)模式中，如主題式、探究式、項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)模式等，引導(dǎo)學(xué)生在問(wèn)題情境中進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新活動(dòng)，改變課堂的生態(tài)環(huán)境，讓學(xué)生借助數(shù)字化資源與工具進(jìn)行自主探索，在解決一個(gè)個(gè)真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中形成對(duì)核心知識(shí)和學(xué)習(xí)歷程的深刻理解，逐漸培養(yǎng)其終身學(xué)習(xí)的能力與創(chuàng)新精神。

編程教學(xué)的核心數(shù)字化資源與工具是程序設(shè)計(jì)軟件，其特點(diǎn)是可將學(xué)生的想法以虛擬情境或模擬現(xiàn)實(shí)的方式予以動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，以直觀的形式與他人分享。具體在教學(xué)中可通過(guò)某一驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題促使學(xué)生產(chǎn)生持續(xù)的探究，在探究的過(guò)程中不斷進(jìn)行評(píng)估與完善，最終形成可供展示的數(shù)字化程序作品，實(shí)現(xiàn)能力素養(yǎng)的提升。以程序作品《唐宋詩(shī)人知多少》為例（如圖3），該作品的項(xiàng)目背景為李同學(xué)希望在學(xué)校傳統(tǒng)文化宣傳周中宣傳唐宋詩(shī)詞文化。該作品的設(shè)計(jì)思路經(jīng)歷了以下四個(gè)階段。第一階段：李同學(xué)希望用演示文稿的形式展示唐宋詩(shī)詞，考慮到這種展示方式缺乏亮點(diǎn)，筆者建議其改用編程的方式以增加更多動(dòng)態(tài)元素;第二階段：李同學(xué)準(zhǔn)備用程序動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)詩(shī)詞效果，筆者指出該想法雖有可圈可點(diǎn)之處，但作為一個(gè)展示作品，應(yīng)增加與使用者互動(dòng)的元素;第三階段：李同學(xué)將程序編寫為一個(gè)唐宋詩(shī)人的交互式問(wèn)答系統(tǒng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了程序的動(dòng)態(tài)人機(jī)交互功能，但他又發(fā)現(xiàn)了新問(wèn)題，唐宋詩(shī)人數(shù)量眾多，要將其都添加到程序中去工作量太大;第四階段：李同學(xué)為程序添加了一個(gè)“使用者添加修改信息”的功能，這樣程序中的詩(shī)人資料會(huì)隨著使用者信息的添加而持續(xù)擴(kuò)充，使得程序的資料庫(kù)動(dòng)態(tài)完善更新。在這一過(guò)程中，李同學(xué)以程序軟件為數(shù)字化載體，根據(jù)既定任務(wù)目標(biāo)，在不斷完善想法、解決問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)程序中“人機(jī)交互”的關(guān)鍵概念有了深入的理解，最終創(chuàng)新性地解決了問(wèn)題，也通過(guò)程序制作中的數(shù)據(jù)收集、界面設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)、代碼編寫等環(huán)節(jié)提升了數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。

4.編程教學(xué)中信息社會(huì)責(zé)任的踐行

信息社會(huì)責(zé)任是指信息社會(huì)中個(gè)體在文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面應(yīng)盡的責(zé)任。這是“數(shù)字土著”一代所面臨的新問(wèn)題，他們?cè)谙碛行畔⒓夹g(shù)帶來(lái)的充分便利時(shí)，唯有擔(dān)負(fù)起新的社會(huì)責(zé)任，才能成為合格的“數(shù)字公民”。具體來(lái)說(shuō)，需要引導(dǎo)他們辯證地使用信息技術(shù)中的思維、方法、技術(shù)來(lái)科學(xué)認(rèn)識(shí)信息社會(huì)的各種問(wèn)題，理性、科學(xué)地做出信息化判斷，從而自覺(jué)遵守信息社會(huì)的法律準(zhǔn)則與道德規(guī)范，負(fù)責(zé)任地運(yùn)用信息技術(shù)，使其方便自己的生活，服務(wù)國(guó)家的發(fā)展，造福人類，從而達(dá)到踐行信息社會(huì)責(zé)任的目標(biāo)。

要踐行一種責(zé)任，首先需要了解這種責(zé)任的內(nèi)涵，其次需要從內(nèi)心對(duì)其認(rèn)同并內(nèi)化。幾乎所有的信息化技術(shù)的背后都有編程技術(shù)的支持，因此，在教學(xué)中可選擇貼近學(xué)生生活的信息化技術(shù)作為項(xiàng)目活動(dòng)的內(nèi)容，以逐層遞進(jìn)的探究模式讓學(xué)生在理解編程技術(shù)背后的科學(xué)原理的同時(shí)，逐漸形成對(duì)信息社會(huì)負(fù)責(zé)任的態(tài)度。以“抽獎(jiǎng)游戲的奧秘”為例，本課的項(xiàng)目背景為設(shè)計(jì)一個(gè)“抽獎(jiǎng)游戲”小程序，具體流程分為“體驗(yàn)抽獎(jiǎng)游戲”“設(shè)計(jì)抽獎(jiǎng)游戲”“探究抽獎(jiǎng)游戲”三個(gè)部分（如圖4）。在第一部分，通過(guò)讓學(xué)生體驗(yàn)?zāi)M抽獎(jiǎng)小程序，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引出本課的核心問(wèn)題——抽獎(jiǎng)游戲背后的程序原理。在第二部分，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)邏輯運(yùn)算符和多分支選擇結(jié)構(gòu)等編程知識(shí)，自己編寫程序再現(xiàn)了體驗(yàn)程序的效果，實(shí)現(xiàn)了從玩游戲的“體驗(yàn)者”到設(shè)計(jì)游戲的“制作者”的身份轉(zhuǎn)變。在第三部分，讓學(xué)生扮演“商家”的角色，思考如何修改程序的算法，使結(jié)果對(duì)自己更有利。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論現(xiàn)實(shí)中存在的“賭博機(jī)”現(xiàn)象，讓學(xué)生從程序算法的角度理解賭博的危害性，體會(huì)到踐行信息社會(huì)責(zé)任的重要性。

現(xiàn)代化的人才越來(lái)越需要原理性、創(chuàng)新性的思維，過(guò)于追求知識(shí)技能的教育模式必然會(huì)被時(shí)代所淘汰，關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是現(xiàn)代化教育轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。編程教學(xué)只是學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的途徑之一，當(dāng)下我國(guó)已在各種領(lǐng)域、各個(gè)學(xué)科中播種下了核心素養(yǎng)的種子，期待若干年后觀其開(kāi)花結(jié)果，綻放于世界之林。

參考文獻(xiàn)：

教育部基礎(chǔ)教育課程教材專家工作委員會(huì).普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.