程序设计核心_基于核心素养的初中程序设计教材设计思路解析

基于核心素养的初中程序设计教材设计思路解析

● 目标定位：核心素养 所谓核心素养，可以分解为三个层次：最底层的“双基 层”，以基础知识和基本技能为核心；
中间层的“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相对稳定的思考问题、解 决问题的思维方法和价值观。基于上述认识，本册教材编写 中，笔者认为需要传递给学生的核心素养也可以从上述三个 层次进行描述。双基层：掌握面向对象程序设计的基本方 法；
理解语法错误和逻辑错误；
掌握测试与调试方法；
掌握 软件开发的一般流程等。问题解决层：能够对任务进行需求 分析；
能够发现并解决程序中存在的问题；
能够利用结构化 程序设计方法开发较复杂的程序。学科思维层：体会计算机工作的原理，认识冯·诺依曼体系；
体验迭代思想；
体会模 块化、结构化对于软件质量和开发效率的重要性；
能够认识 到抽象与建模是人类认识和改造世界的基本方法；
理解测试 与调试等工程思想。以核心素养的三层结构为指引，笔者试 图将上述核心素养渗透至每个单元和每节课，如表1所示。

● 内容选择：知行并举 根据上述核心素养的解析，不难发现本册教材在课程目 标上既注重学习者对基础知识的掌握，又关注其应用能力的 培养，即坚持“知行并举”。那么体现在教材内容上，就是 要选择那些能够建立两者联系的内容，实现对学生知识和能 力的双重提升。重要的是，知行并举要体现在每一节课中， 除了初始的一两节课外，其他课时的内容均应依此设计，表 2列出了部分课时的做法。

● 内容组织：聚类思想 知行并举的课程内容还需要通过合理的组织才能清晰 地呈现给学习者。在本册教材中，笔者以“聚类”思想为指 导设计教材内容的整体框架和章节结构。“聚类”思想指依 据某种线索组合一系列教学项目，形成具有内在联系、具有 螺旋上升和发散结构的教学单元，循序渐进地展开课程。本教材在单元和课时两个层面都体现了聚类思想。在单元层面 上的聚类，如下页表3所示。

根据已有研究，大致有三种聚类方式：以相似的功能聚 类、以相似的目标聚类、以相似的技术思想聚类。在课时层 面上三种方式均有体现。

1.以相似的功能聚类 教师通过设计某些问题解决活动，将技术工具所具有的 相似功能集合在一起，达到了功能操作和问题解决的融会贯 通，如例1所示。

例1：倒计时功能。

任务一：使用For语句实现以秒为单位的倒计时功能。

任务二：比较Timer事件和For语句在实现倒计时功能上 的异同。

案例解析：任务一的完成需要运用For语句；
任务二中 的Timer事件已在分支结构中学习，但由于当时活动的任务 较多，并没有作详细说明。所以任务二一方面是为了让学生更好地理解Timer事件的本质；
另一方面是说明实现倒计时 功能的两种方法的异同。

2.以相似的目标聚类 使用不同的工具可以解决相同的问题，从而聚类不同的 技术工具和使用方法，如例2所示。

例2：“选手排名”功能。

任务一：设置六位评委，单击“计算”按钮得到选手最 终得分。

任务二：实现对多个选手进行排名。

案例解析：任务一借助数组获取多个评委的打分，进而 利用循环语句求得选手得分。任务二既要实现选手得分的统 计，又要进行选手排序。所以需要增加两个数组分别存放选 手序号和选手得分，并使用冒泡排序算法，实现排序功能。

两个任务均用到数组和循环，使学生在递进的任务中理解数 组和循环的适用情境和意义。

3.以相同的技术思想聚类有些技术工具、方法和程序功能背后的思想是一致的， 依此聚类，可以达到举一反三的效果，如例3所示。

例3：“数据传递”思想。

任务一：在例2任务一的基础上，去掉选手的最高分和 最低分，并显示最高分和最低分。

任务二：利用冒泡排序算法实现选手排名。

案例解析：任务一中最高分和最低分的统计即求取选手 得分的最大值和最小值，需要设置两个变量来存放。任务二 需要借助一个中间变量来完成排序。作为一个活动相继的两 个任务，任务一和任务二以不同的算法呈现数据传递思想。

● 内容呈现：生活化和结构化 1.生活化 生活化指从学生经验出发渐进引入新的概念，而不是生 硬地呈现这些概念。首先，在教材内容选择上，要选择能满 足学生学习或生活需要的主题；
其次，在内容呈现上要符合 学生的认知规律，在学生运行程序的过程中引出问题及相关知识点。例如，在第5课图片浏览器的设计中，涉及图片位 置的控制，需要引入坐标系，对本册教材的对象而言，此概 念在数学科目中已经学习过，但是两者存在明显差异，因此 教材要求教师从数学中的坐标系出发引出VB中的坐标系，引 导学生分析两者的异同，以便学生建立两者的联系。又如， 在第13课中，把数组解释为“将无规则的数据‘规律化’的 方法之一”，无论存储内容有无规律、如何变化，数组名称 始终是a（0）到a（i）。因此，在编写程序时，通过数组元 素的名称来引用这些数据，就可以将无规律分布的数据变为 有规律的存储。这样的描述便于学生理解数组的含义和使用 的方法。

2.结构化 结构化指以某种稳定的结构来描述每节课的内容。在本 册教材中，每课的基本结构包括学习目标、内容结构和正文 三部分；
正文部分除初识单元外，其余课时均以“程序设计 的一般流程”呈现。每个部分的含义为：“学习目标”呈现 每节课学生应具备的知识和能力以及掌握程度；
“内容结构” 以思维导图的形式将每节课的内容进行梳理和整合；
“需求 分析”以学生日常生活和学习原型为主题，便于学生直观地 理解需求并激发学生的兴趣；
“界面设计”在初始的几节课 中会为学生提供搭建界面的步骤以及“对象事件分析表”，之后随着知识和能力的提升，由学生自己完成“对象事件分 析表”和界面的搭建；
“算法分析和程序编写”通过问题不 断分析得出实现程序功能的算法，积累程序设计的知识和技 能；
“调试与保存”在调试程序的过程中发现问题，完成程 序的优化。结构化的呈现方式，一方面便于学生阅读，减少 认知负担，并提供学习支持；
另一方面有助于学生掌握和理 解软件开发这类任务的一般思路。

● 小结 本册教材围绕“核心素养”，以“知行并举”为原则， 运用“聚类思想”组织内容，使内容的呈现生活化和结构化， 可以说是在课程改革背景下的一种全新尝试。据此形成的教 材大体具有如下特点：一是系统性和基础性。在总体上前后 相继形成清晰的知识体系，便于学生形成富有逻辑的认知结 构；
注重VB程序设计的横向梳理，即基础性知识。二是理论 性和实践性。在内容选择上，坚持知行并举，在课程实施过 程中通过具体的活动设计紧密联系在一起，避免了孤立的理 论知识学习和技能训练。三是预设性和生成性。知识、能力 体系作为预设知识静态存在，而核心素养以隐性知识渗透其 中。四是主体性和主导性。活动以学生的日常生活和学习为 原型进行设计，充分考虑学习者的需求和兴趣；
为避免陷入 “碎片化”和“重复”的经验积累，以聚类和结构化的形式呈现，为学生提供支架性的帮助。