基于问题导向学习的小学Scratch教学

王苏明

中国教育技术协会信息技术教育专业委员会编写的《基础教育信息技术课程标准（2012版）》指出：学生应当通过算法与程序设计模块的学习，借助积木式程序设计语言，理解生活中的算法问题；能设计算法并通过拖拽图标方式编写程序解决生活中的简单问题。“解决问题”已明确成为信息技术课程价值的一种体现。李艺、钟柏昌等学者又将信息技术学科核心素养描述为三个层次：最底层的“双基指向”（简称“双基层”），以基础知识和基本技能为核心；中间层的“问题解决指向”（简称“问题解决层”），以解决问题过程中所获得的基本方法和基本态度为核心；最上层的“学科思维指向”（可以简称“学科思维层”），指在系统的学科学习中通过体验、认识及内化等过程逐步形成的相对稳定的思考问题、解决问题的思维方法和价值观，实质上是初步得到学科特定的认识世界和改造世界的世界观和方法论。不难看出，“问题解决”实际上已成为连接“双基”与“学科思维”不可或缺的桥梁。据此，在小学Scratch教学中基于问题导向学习来进行教学设计与实践应是追求核心素养养成的一种有益尝试。

概念解析

问题是一种情境状态，是个体想做某件事情，但又不能立即知道做这件事所需采取的一系列行为。1969年，美国医学教育改革先驱Barrows教授首先把问题导向学习应用到医学教学中，这种新的教学模式也是西方医学教育的主流模式之一，并逐步扩散到生物学、心理学、社会工作教育和商业教育等多个学科领域，也渗透到中小学教育领域中。它与传统的以学科为基础的教学法有很大不同，强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主；它将学习与问题或任务挂钩，使学习者投入到问题中；它设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，学习者通过自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。问题导向学习强调以问题解决为核心，多种学习途径相整合，强调学习者之间的交流与合作，让学生围绕问题展开知识技能及多种能力的建构过程。

本文提出的基于问题导向学习的小学Scratch教学是指在小学Scratch教学中，以一系列教学问题为导向，并贯穿整个教学过程，指引学生投入问题解决中，使学生在解决具体问题的过程中掌握Scratch的基础知识和基础技能，并获得解决问题的方法，以期达到核心信息素养培养的目标。

应用实例

从问题解决者的知识角度来看，可以将问题分为常规性问题与非常规性问题两大类。常规性问题是一类同问题解决者已经解决了的问题相同或相似的问题，该类问题只需通过再现性思维即可获得解决；非常规性问题是指不同于问题解决者之前已经解决过的问题，该类问题的解决需要问题解决者建立新的解决方案。L.W.安德森将布卢姆将认知领域的目标层级修订为识记、理解、应用、分析、评价与创造六个层级，较好地体现了问题解决过程中的思维层次的提升。笔者以冀教版新编小学信息技术教材五年级上册《Scratch程序设计》第8课《飞行特训》一课为例进行具体阐述。本课的学习目标：①掌握侦测模块“碰到‘角色’”的使用方法，②利用直到型循环实现飞行器避障的游戏规则，③掌握克隆体控件的使用方法。学生在学习本课之前，已经掌握了侦测模块“碰到‘颜色’”的使用方法，掌握了无条件循环结构和利用复制增加角色的方法。依据本课的学习目标与学生的现有水平，笔者将本课可能出现的问题结合问题结构和布卢姆教育目标分类（修订版），如上页表1所示。

根据表1，本课需要解决的问题基本明确，依据“工作主线”将表1中9个不同层次的问题按照“3—2—1—6—7—5—8—4—9”的顺序进行编列，把“范例体验—分析规划—模仿制作—拓展提升—自由创作”这一教学路径贯穿到上述问题中，并实施教学。

1.依托学习支架，明晰问题解决途径

从使用目的来看，学习支架可以分为接收支架、转换支架和输出支架。其中，转换支架用来帮助学生转换所获得的信息，使所学的知识更为清晰、易于理解，或使劣构的信息结构化，尤其适用于支持原理性和方法性内容的学习。笔者利用情境—问题转换表（如表2）作为转换支架，帮助学生明晰需要解决的问题，使之与任务完成产生直接的联系。

范例体验后，请学生分组就游戏情境及规则进行分析讨论，各小组汇报归纳总结，得出需要实现以下功能：飞行器可被控制运动；侦测可知飞行器与障碍物是否发生碰撞；每发生一次碰撞需减去25分的健康度。学生通过填写问题—情境转换表，明确将要面对的问题：①如何控制“飞行器”的运动？②使用什么侦测更合理有效？是否还能用“颜色侦测”？③选用哪种循环控件能达成需求？“健康度”的变化能否使用无条件“重复执行”实现？有了明确的问题，且学生之前遇到过相似的情境，应归为常规性问题，放手让学生自主尝试，小组内互助解决。各小组汇报探究结果：根据自己喜好自由选择键盘或鼠标控制“飞行器”的运动；在角色颜色与背景颜色极其相似的情况下，使用颜色侦测不是最好的选择，“碰到角色”侦测在此处更合理；无条件“重复执行”实际是死循环，无法根据条件做出终止循环的操作，此处应选择条件循环——直到型循环。学习支架的使用，帮助学生在情境和问题之间搭建了可跨越的桥梁，为学生以后解决问题提供了思路。

2.妙用问题情境，有效突破定势思维

定势思维是人们在长期的思维实践中形成的一种惯用的模式化了的思维形式，当人们面临现实问题或外界事物时，便会毫不犹豫地把它们纳入特定的思维框架，并顺着特定的思维轨道对它们进行分析和处理。大部分学生在面对一个看似已知的问题时，往往习惯沿用经验去解决，这看似合情合理，但遇到变式问题时，往往会出现畏难情绪，不愿突破定势思维。在完成第一个障碍物脚本后，学生面临的问题是：如何批量获得多个“障碍物”？这时，笔者宣布进行师生竞赛第一轮：复制出另外9个障碍物。学生在之前有做“吃豆子”游戏的经验，口中一边喊“好”，一边开始复制，动作快的学生几乎与笔者同时完工，第一轮平局。笔者又出示第二轮竞赛题：复制出的障碍物大小要求不完全一样。笔者在原有脚本上添加了相同的两个控件：将角色大小设定为50～150的随机数，不到15秒就完成了。学生拼命复制，但最快的学生还是用了差不多1分钟，第二局笔者获胜。笔者继续追问：“还来第三局吗？”少数不服输的学生喊道：“这次不许再改程序，我们就能赢。”笔者说：“好啊，第三局就再复制出99个障碍物吧。”学生大笑，并表示放弃。笔者认真地说：“只需3秒！”学生都很惊诧，这时笔者郑重推出本课的新知重点——如何使用“克隆体”控件？此时再精细讲解此知识点，学生都非常专注，生怕错过一个细节。从反馈的效果来看，这个较难的知识点，大部分学生都基本掌握了。有难度的问题背后往往隐藏着更优化的解决思路。学生在掌握一种常规解法后常懒于思考，这时教师应设法激发学生学习新知的欲望，打破思维惰性，使其在愉快地解决问题的过程中掌握新知。

3.把握共性问题，习得问题解决方法

在“侦测碰撞”的过程中，有不少学生都出现了共性问题：为什么只碰撞1次，“健康度”就会变为0？笔者将这段程序发送到学生机上，先请学生将这段程序按功能分成3段：跟随鼠标移动；碰到障碍物侦测；游戏结束侦测。随后，进行分段测试，当碰到障碍物侦测时，出现了问题。为了便于调试，笔者将游戏结束侦测模块断开，再次将飞行器移过障碍物，这时发现“健康度”一直在减少，问题找到了：从碰到飞行障碍物到离开飞行障碍物的这一瞬间（即还处在没有完全分开的状态），循环体内的控件会不停地执行，直到完全分开。发现问题就要想办法解决问题（添加“在……之前一直等待”控件）。这一问题是动态生成的，学生经历了这种直观的分段调试过程并最终解决了问题，完成了“自下而上的修补（bottom-up tinkering）”。这一看似随意的探索实验式学习方式，带给学生体验的同时，也使其获得了解决问题的方法。正如美国MIT终身幼儿园研究小组主任雷斯尼克（Mitchel Resnick）教授在2012年TED主题演讲《让我们教孩子学编程吧》中指出，学习编程的意义在于“学习编程，在编程中学习（Learning to code，coding to learn）”。

4.内化助解非常规性问题，聚类激发创意思维

学生将具体的情境化范例归纳与总结为有用的编程方法与技巧（直到型循环控件的运用、“在……之前一直等待”控件的运用、“克隆体”控件的运用），这种归纳与总结是一种去情境化的过程，它有助于学生掌握各种编程技巧与方法。学生也就可以接受更多的挑战性任务，如“如何让作品可玩性更高？”“运用‘克隆体’控件还可以做出哪些作品？”等。对于“如何让作品可玩性更高？”虽然学生们尚未动手，但基于其他游戏的经验，可以用“让飞行器飞得更快或更慢”“让障碍物增加或减少”“可摧毁部分障碍物”“无敌模式”“‘冰冻’障碍物”等办法，这种以相似目标聚类的方案，对于拓展学生的思维相当有益，学生也可以在众多方案中选择自己心仪的目标快乐探究。而“运用‘克隆体’控件还可以做出哪些作品？”除了书上的“吃豆子”游戏外，还有“Flappy bird”（克隆柱子）、“大鱼吃小鱼”（克隆小鱼，还可以变色）、“植物大战僵尸”（克隆向日葵和僵尸）、“飞机大战”（克隆敌机）、“疯狂打地鼠”（克隆地鼠）等游戏，这种以相似的功能聚类，有助于学生掌握所学的编程技巧与方法，激发出创意的火花。

结语

“在问题解决中学习”是建构主义学习理论的一贯主张，在面向问题解决的《飞行特训》教学实践中，笔者用9个问题贯穿了整个教学过程，使学生在解决问题的过程中获得了隐藏在问题背后的Scratch知识与技能，同时提高了学生解决问题的能力。将面向问题解决的教学策略引入小学信息技术教学中，有利于新旧知识的衔接，有利于解决问题方法的获得，有利于新知的建构，有利于学生创意思维的激发。因此，面向问题解决的小学Scratch教学是通向“高速公路入口”的教育，是关注核心素养培养的教育，是培养计算思维的教育，是培养创新者的教育。