從行為習慣、編程意識到創新思維的進步觀察

楊偉

圖形化編程借助將復雜編程知識易讀化的有效策略，使其更傾向于青少年的認知，從而降低學習初期的理解難度。圖形化編程在確保學習結果的前提下，大大縮短了學習者的學習路徑，尤其對于入門者而言，在維系其學習期待和學習興趣層面上，圖形化編程起到了關鍵作用。隨著圖形化編程在青少年編程教育領域中的快速發展，值得教師思考的問題也越來越多。其中較為迫切的問題是，如何研究和利用圖形化編程的優勢來構建課程、推進課堂進程和學生思維活動，從而最大限度地彰顯其在青少年編程能力培養過程中的內涵和外延。

● 行為習慣和時代潮流無痕對接

將零散的、各自獨立的個體模塊堆積起來，形成個性化的整體表達，是人類行為習慣系統的一部分。在堆積過程中，我們既承認了個體模塊的獨立性，又善于將每一個模塊按照自己的設計策略疊加起來，創造個性化的整體方案，這其實就是圖形化編程的核心意義所在。

圖形化編程使用過程簡易化、結果可視化的編程模式開展工作。全新的編程模式和編程方法打破了技術壁壘，讓編程過程可視化、游戲化，使計算機編程真正成為青少年的主流學習領域。同時，圖形化編程將計算機編程文化大眾化、普適化，也推動了青少年在計算思維領域的核心素養教育的開展。

● 編程意識和深度學習的內涵遞進

圖形化編程可以讓學習者快速地進入編程學習軌道，但這種學習模式并不是僅僅使學習者對編程學習淺嘗輒止。它不但在培養學習者編程學習意識上優勢明顯，也能循序漸進地幫助學習者完成更深層次的學習體驗。筆者在組織和參與青少年公益編程營的活動中，見證了在利用圖形化編程工具（以Scratch3.0為例）進行學習的過程中，學生學習意識和知識探索能力的遞進式變化。在教學實施過程中，學生學習思維的發展過程一般會隨著若干問題的形成和解決劃分為幾個不同的階段。

問題一：為什么會有一只“小貓”？通過學習大家會發現幾乎所有的代碼塊都是針對小貓的，在引入其他“角色”之后，又會發現其他角色甚至包括“舞臺”也可以寫代碼。漸漸地學生形成一個學習共識：“代碼要寫在某一個‘對象身上，只有被寫入了代碼的‘對象才能活靈活現地在舞臺上‘演出”。

問題二：為什么要點“綠旗”？學習初期，學生認識到“綠旗”是作為程序開關存在的。隨著更多實際需求的出現，不但有“當綠旗被點擊”，還出現了“當舞臺被點擊”“當對象被點擊”等多種程序啟動形式。此時，學生會深入認識到“綠旗”并不是一切代碼啟動的開關，“啟動開關”是隨著實際需求而設置的，并且每段代碼都需要一個“啟動開關”。

問題三：重復代碼塊是不是太麻煩了？在利用“畫筆”模塊生成正方形的過程中，學生首先會感受到大量重復代碼給編程過程帶來的不適。但這樣的情況不會保持很久，因為總會有“聰明”的學生會首先發現其中的訣竅，利用“控制”模塊中的“重復執行”代碼塊來解決問題。但如果在程序中需要多次用到“畫正方形”功能，類似的問題又一次呈現在我們的眼前。此時，教師需要在課堂中適時地引導學生了解和學習“自制積木”功能模塊，嘗試利用“自制積木”模塊將畫正方形功能代碼形成一個自制積木“畫正方形”（如下圖），這樣既提高了編程效率，又能讓學生進一步理解“模塊”的含義。

學習問題的遞進防止了學生編程知識的淺層化和編程思維的表層化，使深度學習效果得以產生。深度學習效果首先表現在學生對編程知識的學習和理解上，從圖形化編程的基本方法到思維方式和價值傾向的掌握，學生的學習過程由表及里，逐次加深;其次表現在學生對編程思維的認識和升華上，從實現基本需求到最優化編程策略，從“代碼復用”到“模塊化”思想，學生經歷了思維能力提升、思維品質提升和思維態度養成的深化過程。這個過程有效地契合了深度學習的基本理念，使學生編程思維階梯式發展，這個過程也反映了圖形化編程在青少年編程教育中的基本思想內涵。

● 創新思維和創新能力的外延拓展

圖形化編程模塊化的特征縮小了學習者在技術實現上的思考空間，從而使細節設計讓位于宏觀設計，技術手段讓位于實現策略。學習者可以有更多的精力去思考創新性設計，進而提升自身的創新思維和創新能力。接下來，通過學習項目“手機守護貓的誕生”的實施過程來審視學習者如何利用圖形化編程工具（以App Inventor為例）在解決問題的同時培養和提升創新思維和創新能力。

學習項目：制作手機防盜APP。

學習活動一：采用觸碰屏幕報警方案?；顒铀悸罚翰捎谩鞍粹o”模塊充滿屏幕的方式，手機屏幕被觸碰即為按鈕被觸碰，觸發報警音頻運行?；顒臃答仯浩聊挥|碰引發報警的設計在效果實現上存在一定的偶然性，未必會產生真正的防盜作用。

學習活動二：采用“加速度傳感器”報警方案?；顒铀悸罚翰捎谩凹铀俣葌鞲衅鳌蹦K被觸發方式，當手機被移動并產生運動加速度時觸發報警音頻運行?；顒臃答仯涸谝苿邮謾C時加速度如果未達到“加速度傳感器”觸發閾值，則無法觸發，說明該設計依然存在一定的防盜漏洞。

學習活動三：采用“方向傳感器”報警方案?；顒铀悸罚翰捎糜|發“方向傳感器”模塊報警方式，當手機被移動時，“方向傳感器”的“方向角”“傾斜角”“翻轉角”等數值發生改變時觸發手機報警音頻運行?；顒臃答仯涸谠摲桨钢小胺较騻鞲衅鳌比齻€參數可以人為設置，增強傳感器的靈敏度，進而使防盜效果最佳化。

在上述的三個學習活動中，學習者通過不同設計思路進行效果檢驗，對產生的過程性問題進行創新解決，最終得到最佳解決方案。

利用圖形化編程進行編程作品的功能設計，是編程者針對實現具體要求的思維設計和邏輯實現。在設計和實現過程中，面對實際問題進行創新性解決，也促使編程者的創新思維和創新能力得以形成和提升，這也構成了圖形化編程在青少年編程教育中的教育外延。

總之，圖形化編程有簡單、易于掌握的優勢，同時也有著難以表達深刻含義和復雜思維的劣勢。但其作為青少年編程教育中的一個基礎工具，可以準確地契合學習者的行為習慣，深化學習者的學習意識和培養學習者的創新思維和創新能力，在未來的教育實踐中，我們有信心讓它的優勢在青少年編程教育領域中得到最大化的發揮。

蒼山點題

中小學編程如何成為一種文化？包括編程教育的文化，編程學習、應用與創新的文化等，都是編程應該凝聚出來的新文化的發展脈絡。本期解碼，我們先嘗試從信息學奧賽、圖形化編程等方面來探索編程學習的文化內涵。文脈之一的信息學奧賽，無疑是中小學編程教育中最高層次的科學與人文雙重奮斗的戰場。輔導學生超過五年的，肯定有實力理解其中的編程技術，超過十年的肯定會有深刻的算法、技巧、思維、成功等多方面的文化滋味與文化沉淀。的確是，這漫漫征途上包含了多少勞與累、苦與甜的生命體驗，這就包含了編程文化。文脈之二的圖形化編程，在“積木”式的操作誘惑之中，在“小貓咪”的直觀表現精彩之中，不論產生了多少平臺，都是在推崇一種什么樣的文化內涵，又有哪些精彩的文化外延，這看似簡單的“小兒科”編程，一方面的確對兒童編程善莫大焉，另一方面對大人登上“創造”之巔幫助甚大。當然，也存有一些浮華與鼓吹的風險，需要我們正視。

第一篇文章，通過“微觀察”的策略，觀察學生在編程學習過程中的一些細微表現，恰當分析并判斷學生的思維特征，用實例揭示出如何觀察、促進學生的編程思維的邏輯性、慎密性、靈活性、維韌性與耐久性等;通過“微觀察”學生思考過程，助推思維形成，通過“微觀察”學生程序設計思路，發現思維創新力。這是更深度的教與學的編程文化的凝結。

第二篇文章，通過對圖形化編程中學生的行為習慣、編程意識、創新思維的觀察，從“行為習慣和時代潮流無痕對接”“編程意識和深度學習的內涵遞進”“創新思維和創新能力的外延拓展”等角度進行深度探討，盡力總結圖形化編程對學生編程學習、對中小學開展編程教育應有的立場、定位、內涵與外延，盡力發現編程教育中圖形化編程應避免的問題與缺陷，從而逐步在看似淺顯的編程活動中獲得深度的學習與深刻的思維。

讓我們從編程學習、編程教育的新文化角度，繼續探索中小學編程的美好未來吧！