基于PBL的小学编程实践活动设计与实施

严艺凤

【摘  要】在“培养未来科技创新人才”的大背景下，编程教育越来越重要。本文阐述编程教育的重要性及编程教育的最终目标是培养编程思维、计算思维、创新思维以提高解决生活中实际问题的能力。为更有效达成编程教育的最终目的，提出基于PBL的小学编程实践活动模式，最后以《安全出行——升级红绿灯》案例设计供参考。

【关键词】PBL；编程思维；编程实践活动

一、编程教育的重要性及目标

我国在“培养未来科技创新人才”的大背景下，陆续发布了一系列与编程教育相关的政策。2022年4月，教育部印发《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》其中包含了信息科技课程标准，信息科技课程正式纳入义务教育！课程明确了要培养学生“信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任”这四方面核心素养，并指出了计算思维的意义：具备计算思维的学生能对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决方案；能尝试模拟、仿真、验证解决问题的过程，反思、优化解决问题的方案，并将其迁移运用于解决其他问题。在教育政策有力引导下，编程教育的重要性不言而喻。

ChatGPT横空出世，人们可以运用自然语言指挥机器完成许多任务，甚至是编写程序。可见，编程教育的目的绝不是教学生掌握一种编程语言。编程教育的最终目的是以学编程的方式培养学生编程思维、计算思维、创新思维，提高解决生活中实际问题的能力。

二、构建基于PBL的小学编程活动模式

PBL（Project-Based Learning）项目式学习是以解决学生在学习生活中存在的问题为出发点，引导学习综合运用自己已有知识并学习应用新知识，小组合作，共同分析问题、解决问题，最终完成任务项目的学习过程。项目式学习实际是一个等待学生解决问题的过程，让学生更好地完成这件事必须让他们去思考一个非常关健的问题——哪些知识可以帮助解决这个问题？知识背后的逻辑和通理是什么？

在项目式学习的实施过程中需要注意项目的选择和优化设计问题。首先，项目源于真实的实际问题，问题的设计要能够激发学生的求知欲且问题的设计应该符合学生学情、难易适中，具有一定的挑战性和延展性。其次，注重项目背后的整体建构。一个质量比较高的项目，会有助于学生整体的建构、整体的创造。让学生在这些方面有整体的理解，同时生成关于这些方面的核心素养。最后，展示评价与总结反思。每解决一个问题都要进行展示和评价。

用PBL教学方法实施小学编程教学，将更有效地达成小学编程教育培养未来科技创新人才的最终目的。因此，笔者提出基于PBL项目式学习方式开展小学编程实践活动，以项目为核心，围绕真实问题创设情境，学生小组合作，分析问题、设计方案、建立模型、编写代码、模型迭代、分享与评价的编程实践活动流程，如图所示。

（一）选定项目，创设真实问题情境

在PBL中，项目的选择是关键。在真实生活情境中发现问题、提出问题，结合学生的学情以及课程特点确定相应的项目。教师应充分考虑到项目的难易程度适中，项目内容的丰富与延展性以利于激发学生的学习兴趣及创新思维，以及现有学校环境、提供的硬件条件、师生能力水平，实事求是地结合实际选择相应的项目，在课堂实施中以真实的问题情境导入，激发学生主动性学习探究，实现有效的项目式学习。

（一）分析问题，新课知识讲解

师生共同分析问题，分解任务，将一个项目式的大问题分解成多个子任务并清晰各个子任务的目标及要求。将抽象的情境问题提炼出本质，分解成多个子任务并建立相应的模型，构建出完成任务的流程及呈现完成任务相应的新知识点，帮助学生将抽象的情境内容与逻辑流程及相应的知识点建立联系。同时也让学生清晰地感受到学有所用，用所学知识解决现实问题的成就与自豪感。

（二）小组合作、解决问题

学生明确了要解决的问题，并且明确了解决问题的逻辑流程及掌握相应的知识能力。学生可结合自己已有的知识水平，进行相应的知识迁移结合新的知识运用，设计一个符合自己水平的解决问题的方案。项目任务通常是综合性的，分解成小任务时，就可以有分层设计，全部完成的为优秀，完成一定程度的为良好，会用当堂课中的新知识点完成其中个别小任务的就为合格。小组探讨确定相应的等級目标、制订相应的方案，建立相应的模型、编写代码，不断地修改完善、迭代模型、完成任务。教师完成新知识讲解并为学生提供辅助资源，鼓励学生勇敢尝试，且不断巡视指导，确保课堂教学有序有效开展。

（三）作品分享与评价

完成作品后，各小组首先展示自己的编程作品，并汇报作品制作的思路、设计的方案、提出作品拓展及升级的方向目标以及分享制作作品过程中遇到的问题及解决的方法，互相交流经验。

各小级汇报分享后，师生共同评价。主要由学生自我评价、学生间互相评价、教师进行补充评价、增值评价及课堂总结评价。多元的评价帮助学生更客观地认识自己的课堂收获，对于优秀之处给予肯定和鼓励，增强学生的自信心；对完善作品的方法及创意提出建议帮助学生发现可拓展的方向，完善升级作品；多元的评价也帮助教师对课堂活动进行反思，对项目的方案设计等及时做相应的调整。

三、教学案例的设计与分析

本课选自学校校本课程“智能城市”积木编程课程第5课“红绿灯”。通过前面的学习，学生初步了解了编程中的顺序结构、循环结构的指令，结合侦测指令也感受了程序中分支结构指令，也接触了外接硬件设备，利用程序成功控制小灯亮起来。本课的目标是学生综合运用所学的知识，用指令完成基本红绿灯功能外多赋予多个功能，以解决现实十字路口出现的多种情况，提高红绿灯口的安全指数。整个学习过程旨在培养学生对真实问题进行抽象、建模，运用编程中顺序结构、分支结构、循环结构完成相应作品；同时学会与同伴正确的交流与合作，体会合作、分享、创作的快乐；最后也让学生感受到生命可贵，珍惜尊重生命。

（一）项目选定

融合安全教育，结合学生的基础知识及学校的校本教材提供的学习器材，围绕现实生活中红绿灯路口可能发生的情况，选定了此项目。现实生活中的红绿灯路口存在有人故意闯红灯；也存在一些路口红绿灯时间设置不科学；还有人天生对颜色不敏感，分辨不出红绿灯。可见，生活中的红绿灯路口还是存在诸多安全隐患。学生能用所学的知识，聚焦相应的问题，升级改版红绿灯程序模块，让出行更安全吗？由真实的情境发现了红绿灯路口存在安全隐患的问题，提出如何改版红绿灯以提高过马路的安全指数呢？从发现问题、提出问题引导学生分析相应问题及解决问题。

（二）分析问题，新课知识讲解

针对红绿灯路口出现的情况，我们有什么方法改进，引导学生讨论并设计方案。比如：当红灯亮时，能侦测到闯红灯并给予警示，用其他方式帮助对颜色不敏感的人群安全过马路，至于时间的调整最好还能根据特定需要延长或缩短（例如学校附近红绿灯 在上学放学高峰期延长过马路的绿灯时间，在夜晚人少时缩短过马路的绿灯时间）。这里教师给予一定的知识及技术支持，如侦测闯红灯者，应该是在红绿亮期间不间断地持续侦测而不是只侦测一次，这就需要用到循环结构，循环的次数所用的时间刚好是红灯持续的时间，才能达到红灯期间不停侦测是否有人闯红灯的情况。对于颜色不敏感的人，可以使用声音提醒，笔者就需要声音传感器，并演示添加新的传感器。至于调整时间，教师给予了一份时间段与人流量的数据供学生参考。最后，教师明确任务要求，见下表。

（三）小組合作、解决问题

分析完问题后，由各小组根据自身的情况，选定相应的任务等级及制订相应的方案。然后学生根据小组制订的目标及方案，梳理流程，建立模型，然后编写代码、模拟演示。这个过程不断迭代小组的模型，完善小组的作品。根据实际情况，可以不断迭代完成更高级别的任务。

（四）作品分享与评价

各小组带着小组方案及搭建的模型，轮流上台汇报。组员分工汇报，从小组设计的项目方案、绘制的流程图、小组合作中出现的趣事、最后演示模型展示小组完成的项目效果。其他小组认真倾听，并给予相应的评价及课后多余的时间可以再改进的建议。教师也给予补充评价，更多地从学生在活动中的表现是否积极主动、团队合作中是否和谐融洽这些方面，做增值评价上给予学生肯定鼓励及引导学生提升自己的方向。这个环节中，学生通过自评、他评、师评进一步清晰本节课的收获及明确课后可优化方案的方向。通过模拟演示也让学生有种成功的体验感。

（五）课堂小结

教师肯定学生的想法且肯定学生综合运用所学解决身边问题的想法及能力。同时，教师也展示其他地方、其他国家由更专业的工程师们设计的升级版红绿灯使用的场景。肯定学生的创意想法，也让学生感受科技服务生活的便利。

四、结束语

从真实生活情境中发现问题、提出问题，选定项目，能大大激发学生的学习兴趣。将项目式分析问题、分解任务、解决问题的模式，融入编程解决问题形成分析问题、分解任务、小组活动、设计方案、建立模型、编写代码、迭代模型、完成任务的模式。在这个过程中也有效锻炼了学生的编程思维、计算思维与创新思维。因此运用PBL的模式开展小学编程教育教学活动，恰当且有效。

【参考文献】

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[4]张娇.初中信息技术课程项目式学习的设计与实践研究[D].西安：陕西师范大学，2019.

（基金项目：本文系2022年度漳州市电化教育馆教育信息技术研究“基于PBL的小学编程实践活动实施策略研究”课题成果，立项批准号： ZXK202228）