指向計算思維培養(yǎng)的幼兒無屏幕編程教學(xué)策略研究

指向計算思維培養(yǎng)的幼兒無屏幕編程教學(xué)策略研究——以《奇妙悠游》無屏幕編程為例一、一座智慧啟迪的智能園所溫州市第七幼兒園創(chuàng)辦于1952年，是一所以科學(xué)教育為特色的省一級幼兒園，各園區(qū)均設(shè)有3D打印筆室、奇妙編程室、科探室等特色功能室。學(xué)校立足于幼兒園科學(xué)教育特色，秉承STEAM“融·創(chuàng)”教育理念，實(shí)現(xiàn)在幼兒編程領(lǐng)域的突破發(fā)展，打造了幼兒無屏幕編程課程。一、研究過程（一）自主解析《奇妙悠游》無屏幕編程核心要素?zé)o屏編程是指在圖形化編程語言的基礎(chǔ)上，將屏幕中的代碼塊實(shí)物化，封裝到帶有特定圖案或標(biāo)識的實(shí)物模塊當(dāng)中。這些實(shí)物模塊被賦予不同的屬性或功能，如函數(shù)、變量、邏輯、傳感器等。根據(jù)2022年4月新修訂的《義務(wù)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對計算思維的界定，以及周以真教授對于計算思維的分析，將其核心要素進(jìn)行拆解分析，歸納匯總幼兒階段計算思維的特征與類別。1.理解信息：在遇到問題時，能夠收集各類信息，理解其所代表的含義并進(jìn)行甄別、篩選、整合，識別其中有效信息。對抽象的信息概念進(jìn)行具象化、細(xì)節(jié)化，從而達(dá)到信息內(nèi)容的全面性、融匯性。2.分解問題：將復(fù)雜的問題拆分成簡單的幾個問題，大幅降低問題難度，讓問題變得更容易理解。3.尋找規(guī)律：能夠在解決問題的過程中，尋找問題的共性，利用重復(fù)執(zhí)行的模式來簡化問題。幫助幼兒掌握自主思考、主動探索的思維方式，探尋事物發(fā)展過程中的本質(zhì)聯(lián)系和必然趨勢。4.優(yōu)化方案：在解決問題時遇到錯誤能夠及時進(jìn)行全局回顧，尋找錯誤產(chǎn)生原因，在調(diào)試與優(yōu)化的過程中進(jìn)行更正，形成解決問題的最優(yōu)路徑與最佳方案。（二）自主創(chuàng)生《奇妙悠游》無屏幕編程課程內(nèi)容《奇妙悠游》無屏幕編程課程創(chuàng)編了對應(yīng)小、中、大三個年齡段，劃分為六階的原生教材。幼兒的編程學(xué)習(xí)依托于童話故事主題行進(jìn)，以闖關(guān)游戲的形式展開，在闖關(guān)中不斷面對各種問題情境，幼兒需要學(xué)會分析問題、設(shè)計思考、創(chuàng)新解決。課程以生動的情境作為單次活動的開篇，引導(dǎo)幼兒思考情境問題，通過新授操作內(nèi)容，掌握編程設(shè)計的思維模式，在不斷的游戲操作與檢驗(yàn)調(diào)試的過程中，逐步進(jìn)行深入思考，形成更為緊密的邏輯思維能力。1.四“化”定向：《奇妙悠游》無屏幕編程內(nèi)容選擇（1）遞進(jìn)化“無屏幕編程”教學(xué)活動需遵循幼兒具象的思維邏輯和感知學(xué)習(xí)的能力，為各年齡階段幼兒設(shè)計不同梯度的學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此教師基于年齡特征的把握，確定了不同教學(xué)主題及教學(xué)形式，呈螺旋遞增狀態(tài)。小班是編程啟蒙階段，主要通過觀察游戲、生活體驗(yàn)等形式，積累編程常識，感知和理解空間方位[3]。中班幼兒能夠快速進(jìn)行模式識別，并根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)理解新知，不斷探索更高級的編程結(jié)構(gòu)，進(jìn)入了編程致用階段。大班則是編程創(chuàng)編的關(guān)鍵時期，隨著編程學(xué)習(xí)的難度遞增，他們能夠運(yùn)用編程思維自設(shè)問題情境、解決問題，感知編程與世界的聯(lián)系。（2）游戲化將抽象的編程程序游戲化、趣味化，有利于加深幼兒對編程的理解。游戲化還可以體現(xiàn)在編程情境創(chuàng)設(shè)中，教師可為幼兒設(shè)置難易闖關(guān)類的團(tuán)隊合作游戲，通過自制玩教具，以生動的故事為依托，引導(dǎo)幼兒在可視化的編程情境交互中，感知和認(rèn)識編程語言。（3）融合化學(xué)習(xí)編程不是學(xué)習(xí)堆砌的代碼，而要將其與STEAM學(xué)習(xí)及五大領(lǐng)域?qū)W習(xí)相融合，促進(jìn)幼兒綜合性素養(yǎng)不斷發(fā)展。教師在無屏幕編程教育過程中能夠啟發(fā)幼兒科學(xué)性地思考和解決問題，掌握編程工具的使用方法，初步使用算法編寫程序，發(fā)揮數(shù)學(xué)、思維等方面的學(xué)習(xí)潛能。同時，教師可將綜合性知識滲透在編程故事中，引導(dǎo)幼兒根據(jù)指令完成闖關(guān)任務(wù)。（4）可創(chuàng)化幼兒的最終目的并非學(xué)習(xí)編程，而是運(yùn)用編程邏輯思維來形成對世界的新認(rèn)知，因此它的規(guī)則并不是刻板單一的，而是具有可變可創(chuàng)性。在編程內(nèi)容的選擇上，要給幼兒的想象和創(chuàng)造留有空間。2.四“維”階進(jìn)：《奇妙悠游》無屏幕編程活動流程設(shè)計（1）打開思維——情境創(chuàng)設(shè)，問題界定該階段教師通過創(chuàng)設(shè)問題情境，啟發(fā)幼兒的思維習(xí)慣和語言表達(dá)能力，從而審視當(dāng)前存在的問題。預(yù)設(shè)挑戰(zhàn)型問題情境，支持幼兒將新舊知識進(jìn)行關(guān)聯(lián)與整合；預(yù)設(shè)應(yīng)用型情境，滿足幼兒動手動腦解決問題的需求；預(yù)設(shè)探究型情境，幫助幼兒不斷重構(gòu)自己的知識結(jié)構(gòu)。（2）啟動思維——模式識別，制定方案該階段教師通過“使用了哪些指令？”“它們分別有什么作用？”“有什么特殊的規(guī)律？”三級遞進(jìn)提問，幫助幼兒對已知信息進(jìn)行加工，把握程序的關(guān)鍵特征，進(jìn)行模式識別。在掌握編程核心經(jīng)驗(yàn)后，教師要引導(dǎo)幼兒依靠自己的力量尋找答案，完成示范程序。（3）玩轉(zhuǎn)思維——操作演練，修正程序該階段教師鼓勵幼兒圍繞特定任務(wù)在小組中進(jìn)行操作演練。通過桌面、地面、墻面的三維情境，幼兒在一個個關(guān)卡中，沿著“順序—條件—反復(fù)—代入”的行進(jìn)脈絡(luò)充分操作、探索和感悟。同時，在操作過程中，幼兒不可避免會犯一些錯誤，他們試錯、糾錯、重新規(guī)劃，直到程序正常運(yùn)作，在既定路徑與可變路徑中逐步把握編程的獨(dú)特魅力。（4）拓展思維——優(yōu)化算法，鞏固遷移該階段打破空間和時間的限制，進(jìn)行編程課堂的延伸，開展多領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和探索。此時，幼兒不僅可以發(fā)現(xiàn)程序的最優(yōu)解，還能夠遷移計算思維在日常生活中的運(yùn)用，如使用地圖找到目的地、規(guī)劃做事的順序成為時間管理大師、發(fā)現(xiàn)從迷宮中逃離的最佳路徑等。（三）自主研發(fā)《奇妙悠游》無屏幕編程課程教玩具我園自主開發(fā)的第四代奇方編程教玩具，借鑒圖形編程操作模式，設(shè)置由操作底板、棋子、奇方組成，且有桌游版和地游版。（四）自主優(yōu)化《奇妙悠游》無屏幕編程評價工具我園使用torrane圖像測評系統(tǒng)，對全園所有幼兒進(jìn)行八大能力測評，通過SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，形成初始數(shù)據(jù)庫。在小中大班各設(shè)立實(shí)驗(yàn)班，在編程課程的每一個階段對實(shí)驗(yàn)班的幼兒進(jìn)行依次評測，并在學(xué)期末對全園幼兒進(jìn)行評測，最終通過實(shí)驗(yàn)班幼兒每一次評測的個體縱向比較，以及全園幼兒間的橫向比較，形成真實(shí)有效的數(shù)據(jù)報告。在編程啟動這半年中，幼兒的能力在原有水平基礎(chǔ)上，都有5%-20%的提高，我們通過數(shù)據(jù)記錄與比對分析，發(fā)現(xiàn)幼兒計算思維與編程能力的逐步提高。三、一條以動促學(xué)的深化路徑（一）《奇妙悠游》無屏幕編程課程開展路徑1.實(shí)驗(yàn)班與平行班的對比《奇妙悠游》游戲項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)班中開展，通過前期測評、中期測評、后期測評的方式，與平行班幼兒進(jìn)行對比。2.與幼兒一日生活相結(jié)合開展編程項(xiàng)目將編程融入幼兒的一日生活，從晨間鍛煉、區(qū)域活動、集體教學(xué)活動、生活活動、特色活動等不同活動中滲透編程內(nèi)容。3.集體教學(xué)與個別化教學(xué)相交織由于幼兒個體差異及對編程的理解不同，幼兒在編程學(xué)習(xí)的過程中會出現(xiàn)個別化的差異，因此將集體化教學(xué)作為主要教育、引導(dǎo)手段，幫助幼兒認(rèn)識、理解編程，再通過小組化教學(xué)，以能力較強(qiáng)幼兒作為組長，引領(lǐng)組員進(jìn)行鞏固與練習(xí)，最后以個別化教育的方式，幫助有需要的幼兒進(jìn)行提升。（二）《奇妙悠游》無屏幕編程課程組織形式1.幼幼聯(lián)動《奇妙悠游》無屏幕編程課堂非常注重團(tuán)隊協(xié)作能力的發(fā)展。一人負(fù)責(zé)規(guī)劃線路，一人負(fù)責(zé)擺放路徑，這不僅考驗(yàn)兩人的默契配合，也鍛煉幼兒的溝通表達(dá)。同時，教師會引導(dǎo)幼兒將復(fù)雜的步驟說清楚、說明白，并在集體面前進(jìn)行講解和展示，讓幼兒不斷感受到分享帶來的樂趣，愿意大膽地將想法表達(dá)出來。2.師幼聯(lián)動（1）空間可視化師幼共同將無屏幕編程教學(xué)活動以小疑問、小調(diào)研、小秘密的形式布置在班級主題墻及走廊墻面，最大限度的利用空間區(qū)域展現(xiàn)幼兒的學(xué)習(xí)痕跡。（2）材料可視化在區(qū)域活動中為幼兒提供豐富的學(xué)習(xí)和發(fā)展機(jī)會，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度逐步提供工具，供幼兒在游戲中進(jìn)一步掌握編程活動。還可以提供膠水、吸鐵石等創(chuàng)設(shè)性材料，供幼兒根據(jù)游戲規(guī)則進(jìn)行自主創(chuàng)編活動。（3）檔案可視化《奇妙悠游》無屏幕編程教學(xué)活動配有個性化教師指導(dǎo)手冊及幼兒操作手冊。在指導(dǎo)手冊中，教師可以明確把握教學(xué)活動目標(biāo)、教學(xué)準(zhǔn)備及教學(xué)各環(huán)節(jié)中的注意事項(xiàng)。而在操作手冊中，幼兒可以通過連線、排序、迷宮闖關(guān)等游戲加強(qiáng)對編程語言的理解，在課堂之外發(fā)揮其創(chuàng)造性。3.家園聯(lián)動編程學(xué)習(xí)前期，教師引導(dǎo)幼兒通過親子調(diào)查、趣味訪問等形式收集有關(guān)編程的知識，并進(jìn)行整理歸納，能夠幫助家長認(rèn)識到編程教育的重要價值。編程學(xué)習(xí)后期，以親子調(diào)查問卷的形式對家長和