论文部分内容阅读
摘要：中小学如何开展好编程教育，如何在编程课中融合其他学科，培养学生的计算思维和创新能力是当下编程教学的主要问题。近年来，我校通过开展图形化编程实践活动，优化编程教学方式，探究图形化编程与学科融合的教学方式，让学生利用编程知识解决学习生活中的问题，更好地培养学生的信息素养。
关键词：图形化编程;信息素养;学科融合
中图分类号：G4 文献标识码：A
一、图形化编程
图形化编程语言（Graphical Programming Language）也称G语言，相对于文本式编程语言，它是一种直观的、可视化编程模式。图形化编程是指通过图形化的电子编程积木和模块化的编程方式，拖拽拼接编写游戏、故事、动画、仿真现象等交互性程序[1]。对于学生来说，编程可以不再是复杂的文字代码，反而更像是搭积木，编程的难度降低很多。学生不仅能学习基础的编程指令和结构，更能创设学习空间来表达自己的想法，进行创意设计。同时，在编程创作过程中锻炼学生的逻辑思维能力和解决问题的能力。
目前，图形化编程平台除了之前使用的Scratch之外，还有Hopscotch、Code.org、Alice等。笔者所用的这款图形化编程平台Kitten是一款免费的编程学习平台[2]。Kitten界面直观简单，只需要拖动代码模块就可以实现编程，不需要复杂的代码和程序结构，大大降低了文本式编程带来的程序易错的可能性，提高了学生学习成就感。该平台可以网上在线学习，利用未来教室实现教师学生在线上课，也可以在电脑、手机或者平板上等移动终端参与编程学习。
二、学科融合
学科融合是指承认学科差异的基础上不断打破学科边界，促进学科间相互渗透、交叉的活动。学科融合既是学科发展的趋势，更是创新教育教学成果的重要途径之一[3]。
随着信息时代的不断发展，实现信息技术与多学科融合是教育发展的大趋势。当下最火热的STEAM教育[4]也是支持学生以学科融合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养他们解决问题的创新能力。
信息技术教学的主要目标就是培养学生的信息素养。图形化编程作为信息技术教学的一个模块，更要积极探索与其他学科融合，在课堂教学中把学科知识融入到图形化编程教学中去，落实培养学生的信息素养这一主要目标。
三、基于图形化编程的学科融合
图形化编程与学科融合，不仅仅是把图形化编程作为辅助教与学的工具，而是要利用图形化编程来营造一种新型的教学氛围，真正实践新课改理念。让学生的实践能力与创新精神培养真正落到实处[5]。
1.图形化编程和数学学科
编程和数学学科的联系最是紧密，二者都是注重逻辑思维能力的培养，编程学习好的学生更容易学好数学，如高考数学中曾经出现的流程图。学习编程的学生在数学学习和推理能力方面大都有着过人之处。
例如：利用Kitten图形化编程实现正弦波曲线。数学中在讲解正弦函数曲线时讲到：正弦波是一个圆周运动在直线上的投影。但这个定义并不容易理解，但是利用图形化编程编写一个动态的演示过程，不仅可以直观的看出正弦波形成的过程，将抽象难以想象的问题动态图像演示出来，还可以锻炼学生计算思维中的分解，将一个复杂的问题拆分成几个更容易处理的问题。当面对一个不确定的问题难以回答时，第一反应调整这个问题到一个可以解决的范畴。“探索问题”的基本功就源于跨学科能能力的运用。
2.图形化编程和语文学科
传统语文课堂形式比较单一，学生自主学习时间较少。部分学生对于古典诗词意境场景体会不到，或者无法深刻领会。利用图形化编程将古典诗词场景重现，像讲故事一样编出一幅诗词动画，诗词中的人物、环境、动作等物象、意象、境象更加栩栩如生，跃然纸上，让学生如身临其境般走进诗词中的场景，站在诗人身边，更加促使语文诗词歌赋的教学更加情景化、具体化。
写作也是语文的很重要一部分，需要审题立意，思路清晰，前后连贯，逻辑准确。图像化编程的过程就是将梳理出的正确的思路、想法、逻辑写下来，然后用编程的方式对其进行验证的过程，这编程正是和写作互通的地方。并且，逻辑思维能力强的学生在语文阅读理解问题上，更容易概括和归纳文章主旨，把握文章的主题思想。
编程和语文还可以产生更加奇妙的组合，比如：诗词生成器，这就是编程和语文文学的一种巧妙结合。图形化编程还可以实现创作编剧，这更加可以巩固和发扬中小学学生打大语文素养。
3.图形化编程和科学学科
科技改变生活。人工智能时代，编程是基础。将图形化编程与科学探索有机结合在一起，更加促进学生对科学的求知欲和探索创新能力。
如：太阳、地球与月球三者之间的运动轨迹。地球在围绕太阳不停地运转，月球在围绕地球不停地运转，用图形化编程模拟“太阳、地球与月球”的运动模型，不仅和直观的了解遥远的天体运动，更体现学生图形化编程的创意。我们可以欣赏到既包含科学道理又体现创意编程的作品。图形化编程能够展现大量科学探究成果、科学知识，将枯燥的学科知识可视化、形象化、简单化，让更多学生通过可视实验或者动画，理解各学科实验现象及规律。
基于图形化编程的学科融合不仅仅只有以上列举的几种，广义来说，编程可以和任何学科产生融合。图形化编程作品要想声情并茂，必然离不开恰当的音乐，游戏中的音效，动画中的背景音乐都能让编程作品更加引人入胜。图形化编程更是离不开美术素养，作品中的人物角色绘制、背景素材以及整体观赏效果都跟美术配图、颜色搭配息息相关。
四、总结
图形化编程软件的普及，大大降低了编程的认知门槛，图形化编程也成了跨学科整合知識的最好途径。基于图形化编程的学科融合，就是要通过编程，找到理解学科抽象问题和复杂问题的方法，让编程不再枯燥，让学科教学打开新的教学方式，提高学生的思维能力和创新能力。培养计算思维和创新能力也是信息时代创新人才的需要，更是每个学生应该具备的技能之一。
参考文献
[1]张晶， 秦曾昌. 图形化编程教育与STEAM教育的关系[J]. 中国科技教育， 2019（12）：6-7.
[2]张静洁， 裘国永. 图形化编程在初中程序设计教学中的应用[J]. 科教导刊， 2018， No.333（03）：121-123.
[3]杨启贵. 新工科发展背景下工科数学课程教学基地建设的探索[J]. 实验室研究与探索（11）.
[4]黄丽， JIANG Qiang，等. 创客教育视域下基于STEM的课程模式探究——以中小学"信息技术教育"课程为例[C]// 教育部. 教育部， 2016.
[5]王滨. 基于项目教学法的小学创客教育课程教学设计与实践[D]. 陕西师范大学， 2019.
关键词：图形化编程;信息素养;学科融合
中图分类号：G4 文献标识码：A
一、图形化编程
图形化编程语言（Graphical Programming Language）也称G语言，相对于文本式编程语言，它是一种直观的、可视化编程模式。图形化编程是指通过图形化的电子编程积木和模块化的编程方式，拖拽拼接编写游戏、故事、动画、仿真现象等交互性程序[1]。对于学生来说，编程可以不再是复杂的文字代码，反而更像是搭积木，编程的难度降低很多。学生不仅能学习基础的编程指令和结构，更能创设学习空间来表达自己的想法，进行创意设计。同时，在编程创作过程中锻炼学生的逻辑思维能力和解决问题的能力。
目前，图形化编程平台除了之前使用的Scratch之外，还有Hopscotch、Code.org、Alice等。笔者所用的这款图形化编程平台Kitten是一款免费的编程学习平台[2]。Kitten界面直观简单，只需要拖动代码模块就可以实现编程，不需要复杂的代码和程序结构，大大降低了文本式编程带来的程序易错的可能性，提高了学生学习成就感。该平台可以网上在线学习，利用未来教室实现教师学生在线上课，也可以在电脑、手机或者平板上等移动终端参与编程学习。
二、学科融合
学科融合是指承认学科差异的基础上不断打破学科边界，促进学科间相互渗透、交叉的活动。学科融合既是学科发展的趋势，更是创新教育教学成果的重要途径之一[3]。
随着信息时代的不断发展，实现信息技术与多学科融合是教育发展的大趋势。当下最火热的STEAM教育[4]也是支持学生以学科融合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养他们解决问题的创新能力。
信息技术教学的主要目标就是培养学生的信息素养。图形化编程作为信息技术教学的一个模块，更要积极探索与其他学科融合，在课堂教学中把学科知识融入到图形化编程教学中去，落实培养学生的信息素养这一主要目标。
三、基于图形化编程的学科融合
图形化编程与学科融合，不仅仅是把图形化编程作为辅助教与学的工具，而是要利用图形化编程来营造一种新型的教学氛围，真正实践新课改理念。让学生的实践能力与创新精神培养真正落到实处[5]。
1.图形化编程和数学学科
编程和数学学科的联系最是紧密，二者都是注重逻辑思维能力的培养，编程学习好的学生更容易学好数学，如高考数学中曾经出现的流程图。学习编程的学生在数学学习和推理能力方面大都有着过人之处。
例如：利用Kitten图形化编程实现正弦波曲线。数学中在讲解正弦函数曲线时讲到：正弦波是一个圆周运动在直线上的投影。但这个定义并不容易理解，但是利用图形化编程编写一个动态的演示过程，不仅可以直观的看出正弦波形成的过程，将抽象难以想象的问题动态图像演示出来，还可以锻炼学生计算思维中的分解，将一个复杂的问题拆分成几个更容易处理的问题。当面对一个不确定的问题难以回答时，第一反应调整这个问题到一个可以解决的范畴。“探索问题”的基本功就源于跨学科能能力的运用。
2.图形化编程和语文学科
传统语文课堂形式比较单一，学生自主学习时间较少。部分学生对于古典诗词意境场景体会不到，或者无法深刻领会。利用图形化编程将古典诗词场景重现，像讲故事一样编出一幅诗词动画，诗词中的人物、环境、动作等物象、意象、境象更加栩栩如生，跃然纸上，让学生如身临其境般走进诗词中的场景，站在诗人身边，更加促使语文诗词歌赋的教学更加情景化、具体化。
写作也是语文的很重要一部分，需要审题立意，思路清晰，前后连贯，逻辑准确。图像化编程的过程就是将梳理出的正确的思路、想法、逻辑写下来，然后用编程的方式对其进行验证的过程，这编程正是和写作互通的地方。并且，逻辑思维能力强的学生在语文阅读理解问题上，更容易概括和归纳文章主旨，把握文章的主题思想。
编程和语文还可以产生更加奇妙的组合，比如：诗词生成器，这就是编程和语文文学的一种巧妙结合。图形化编程还可以实现创作编剧，这更加可以巩固和发扬中小学学生打大语文素养。
3.图形化编程和科学学科
科技改变生活。人工智能时代，编程是基础。将图形化编程与科学探索有机结合在一起，更加促进学生对科学的求知欲和探索创新能力。
如：太阳、地球与月球三者之间的运动轨迹。地球在围绕太阳不停地运转，月球在围绕地球不停地运转，用图形化编程模拟“太阳、地球与月球”的运动模型，不仅和直观的了解遥远的天体运动，更体现学生图形化编程的创意。我们可以欣赏到既包含科学道理又体现创意编程的作品。图形化编程能够展现大量科学探究成果、科学知识，将枯燥的学科知识可视化、形象化、简单化，让更多学生通过可视实验或者动画，理解各学科实验现象及规律。
基于图形化编程的学科融合不仅仅只有以上列举的几种，广义来说，编程可以和任何学科产生融合。图形化编程作品要想声情并茂，必然离不开恰当的音乐，游戏中的音效，动画中的背景音乐都能让编程作品更加引人入胜。图形化编程更是离不开美术素养，作品中的人物角色绘制、背景素材以及整体观赏效果都跟美术配图、颜色搭配息息相关。
四、总结
图形化编程软件的普及，大大降低了编程的认知门槛，图形化编程也成了跨学科整合知識的最好途径。基于图形化编程的学科融合，就是要通过编程，找到理解学科抽象问题和复杂问题的方法，让编程不再枯燥，让学科教学打开新的教学方式，提高学生的思维能力和创新能力。培养计算思维和创新能力也是信息时代创新人才的需要，更是每个学生应该具备的技能之一。
参考文献
[1]张晶， 秦曾昌. 图形化编程教育与STEAM教育的关系[J]. 中国科技教育， 2019（12）：6-7.
[2]张静洁， 裘国永. 图形化编程在初中程序设计教学中的应用[J]. 科教导刊， 2018， No.333（03）：121-123.
[3]杨启贵. 新工科发展背景下工科数学课程教学基地建设的探索[J]. 实验室研究与探索（11）.
[4]黄丽， JIANG Qiang，等. 创客教育视域下基于STEM的课程模式探究——以中小学"信息技术教育"课程为例[C]// 教育部. 教育部， 2016.
[5]王滨. 基于项目教学法的小学创客教育课程教学设计与实践[D]. 陕西师范大学， 2019.