基于改进PBL方法的小学信息课编程教学方法

来源:用户上传      作者:廖志全　李军　罗伟　卢军　唐陈

　　【摘要】随着国家对中小学信息技术与人工智能教育的日益重视，国内教育工作者不断地探索在小学信息课中编程内容教学的新型教学模式。目前比较成熟的教学模式有：“翻转课堂”、OBE教学模式、PBL教学模式等。本文通过理论分析与实践对比，发现：PBL教学模式更加适合小学信息课编程内容的教学。本文同时提出了针对传统PBL的精简PBL方法，使PBL在小学信息课编程内容授课中更加适应实际使用情况。通过教学评价，本文设计的精简PBL方法可以极大地提高小学生在信息课中学习编程的兴趣与效果。
　　【关键词】信息课  编程教学  “翻转课堂”  OBE教学模式  PBL教学模式
　　【基金项目】四川省教育厅项目（No. 17CZ0007）;四川省科技厅项目（No.2019YFH0186）。
　　【中图分类号】G427   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）03-0142-03
　　1.引言
　　随着人工智能的不断发展，国家更加重视小学信息编程课程，《国家基础教育课程改革纲要（试行）》中指出，基础教育课程改革的具体目标包括：强调形成积极主动的学习态度;倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。[1]《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》中也指出，中小学信息技术课程的主要任务是：培养学生对信息技术的兴趣和意识;使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力，教育学生正确认识和理解与信息技术相关的文化、伦理和社会等问题，负责任地使用信息技术。[2]目前的传统教育并不能完整的体现国家对于小学信息课的要求，特别是不能体现在信息课中新出现的编程授课内容的要求，因此需要使用更加符合当下教育环境的新的信息课编程教授的新型教学模式。
　　2.主流教学模式对比与筛选
　　经过各国教育学者的不断探索，找出了许多代替传统教育模式的现代化教学模式。而目前比较主流的教学模式则是：“翻转课堂”教学模式、OBE教学模式以及PBL教学模式。
　　2.1“翻转课堂”教学模式
　　“翻转课堂”（Flipped Classroom）教学模式是一种创新型的教学模式[3]。主要特点在于“翻转”，通过将主要学习地点改为非教室，将教室变为讨论、分享结果的地方而风靡全球。而“翻转课堂”的主要方式是结合了当下最流行的网络授课平台，通过教师在课前做好相应的课件视频，让学生在上课前随时随地通过网络平台进行预习，并且留下思考问题;在正式上课时，学生带着问题组队进行探讨，而教师则从课堂的领导者变为课堂的组织参与者;在课中，将学生解决问题的思路进行全班演示，这也有利于锻炼学生的语言表达能力;在课后，学生还有不懂的地方，可以通过网络平台进行查漏补缺，由于课件变为视频，这使得课件可以随时被查阅，这是传统课件所不能做到的地方。
　　总体而言，“翻转课堂”教学模式就是改变了传统课堂的教学流程，由“先教后学”变为“先学后教”，[4]将教师和学生的关系从“领导和下属”变为了“同事”。“翻转课堂”教学模式流程如图1所示。
　　图1 “翻转课堂”教学模式流程图
　　2.2 OBE教学模式
　　OBE是成果导向教育（Outcome Based Education），亦称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育，它于1981年由Spady等人提出，作为一种先进的教育理念，已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。[5]OBE教学模式主要强调了4个问题：（1）学生需要取得的成果是什么？（2）学生如何来取得这些成果？（3）如何帮助学生取得成果？（4）如何判断学生是否取得学习成果？OBE教学模式的教学步骤可以分为5个步骤：（1）教学目的设计;（2）教学内容设计;（3）教学环节设计;（4）教学方法设计;（5）成果评价设计。[6]
　　总体而言，OBE教学模式跳出了传统教学模式“正向”顺序，采用了“逆向”顺序进行教学。先由教师研究出本课题需要学生取得的学习成果，然后由学习成果逆向安排和设计课程，以结果为导向，使得教学的针对性更强。OBE教学模式流程如图2所示。
　　图2 OBE教学模式流程图
　　2.3 PBL教学模式
　　PBL（Problem？鄄Based Learning），即基于问题的学习，也可称作问题式学习。PBL最早起源于20世纪50年代的医学教育，目前已成为国际上较流行的一种教学方法。[7]PBL教学模式拥有5大特征：（1）首先是知道需要解决的问题是什么，即：驱动问题（Driving Question）;（2）学生在一个较为真实的环境下对问题进行探讨，在探讨过程中学习与应用学科思想;（3）教师参与其中，与学生进行协作性活动，一同找寻解决问题的方法而不是一味给出答案，引导学生主动思考;（4）让学生动手操作，一边操作一边进行思考，不只是盲目思考，抽象问题;（5）学生找出方法后向其他人展示自己的成果，分享方法，增加认同感，锻炼语言表达能力以及学习其他同学的方法，开拓视野。
　　总体而言，PBL教学模型更多的是对传统教育中学生与教师互相为个体进行了改良，让教师和学生都参与其中，教师作为引导部分，学生作为执行部分。让学生更加有参与感。PBL教学模式流程如图3所示。
　　3.小學信息编程课教学模式筛选
　　通过对“翻转课堂”教学模式、OBE教学模式以及PBL教学模式进行分析可以发现，这三类主流的教学模式都非常优于传统的书本教育，但是这并不代表这三类教育模式都适合现如今的小学信息编程课教学模式。
　　3.1“翻转课堂”教学模式筛选
　　“翻转课堂”教学模式的主要特点在于翻转了传统教育中的“先教后学”，变为了“先学后教”，这个教学模式虽然具有较高的创新性，但是对于小学的信息编程课程有几个不妥当的地方。 　　（1）小学信息编程课程与主流课程课时差距大
　　在我国小学阶段，小学信息课编程内容不同于小学阶段的语文、数学等课程，通常信息课每周只有1-2节课，同时受限于我国目前大多数学生家庭的计算机普及情况与使用能力，让小学生通过网络平台进行提前学习，大范围地让小学生把编程内容的知识学习放在课堂外不现实。
　　（2）对教师的要求提高
　　由于“翻转课堂”教学模式要求教师在课前制作授课内容的教学视频，这就要求任课教师需要具有一定基础的多媒体使用技术，并且需要更加有逻辑性、条理性的为学生讲授视频课程，[8]在课堂中也需要具备足够的授课技巧，引导学生进行思考的能力。这对目前我国目前信息课教师提出了更高的要求，难以在短时间内实现。
　　（3）使用互联网设备监管困难
　　目前在我国，家长和教师都极力控制小学生对于互联网设备的使用时间以及使用范围，一来是防止小学生沉迷于电脑与手机;二来是鼓励小学生多通过现实途径与人交流，不要沉迷于虚拟世界。因此，大规模地使用互联网设备在网络平台观看课件视频不大符合目前的社会背景。
　　3.2 OBE教学模式筛选
　　OBE教学模式是以结果为导向的教学模式，通过明确需要学生取得的学习成果入手，一切站在学生的角度进行思考，重新设计课程，并且对学生的学习状况进行评价分析和指导。这个教学模式让教师站在学生角度进行思考，但是仍有几处不妥当的地方。
　　（1）对教师要求极高
　　相比较“翻转课堂”教学模式只需要做出视频课件来说，OBE教学模式则是需要教师对课本进行深刻理解后做出自己想法的课件，由于需要站在学生的角度进行课件的设计，那么以教师角度设计的课本就需要重新排版，这是一个非常大的工程，并且需要教师的理解能力和归纳能力较强。
　　（2）学习成果评价标准化较难
　　OBE教学模式中需要教师对学习成效进行评价，但是由于教师重新编排了课本的知识结构以及讲授顺序。[9]不同的教师有不同的理解方式，因此没有办法形成一个标准且正确的学习成果评价。
　　（3）存在应试教育的弊端
　　由于OBE教学模式以目标为导向，这不免让人想到应试教育的弊端，即以考试结果为导向，如果教师对于编排的课本没有标准，就容易出现纯粹为了达到该课题的结果而进行教学。这对于学生的小学信息科教育十分不利，遏制了小学生的全面发展。
　　3.3 PBL教学模式筛选
　　PBL教学模式是以问题为导向的教学方式，既跳出了传统教育只在课本上纸上谈兵，又不需要在原有的教学课堂做太大的改动。相比较之下有几处优势。
　　（1）对教师要求低
　　由于PBL教学模式只是需要教师明确每一节课要解决的问题，即驱动问题，相比较“翻转课堂”教学模式的需要教师制作视频课件以及OBE教学模式的重新排版课本更加轻松和易上手。教师不需要做太多教学上的改变，只需要将学习的承担者变为学生即可。
　　（2）课堂气氛融洽
　　由于PBL教学模式强调真实情境下进行教学，并且强调自主学习、参与学习，[10]教师只需要对学生进行引导和组织就能完成教学。激发学生的兴趣和好奇心，学习的主要场所依然在课堂上，有利于学生之间互相刺激增加学习热情。同时在每一个问题解决后，学生在课堂上演示自己的方法和成果给其他人，有利于不同方法的交流以及锻炼学生的语言表达能力。
　　（3）锻炼协同合作领导能力
　　PBL教学模式讲究以学生为中心，学生担负起学习的责任，并且常常是以几人组成小组为单位进行讨论。每个学生都参与其中，每个人都有机会成为话题的领导者、学习成果的演示者、举一反三解决问题的思考者。以学生教授学生、以教师引导学生、以教师参与学生，让学生不仅获得解决问题的方法，更加锻炼学生的协同合作以及领导团队的能力。
　　4.改进的PBL
　　在小学信息课编程内容授课中使用传统PBL方法的不足：（1）课堂时间太短，学生自己学习时间不够，每个学生在课堂上展示自己成果的时间也不够。（2）由于授课对象是小学生，他们缺乏足够的查找信息的能力，并且彼此讨论的能力也比较弱。
　　从编程内容授课的角度来看，实现一个课程目标的程序，本来就可以是不同的。因此授课内容特别适合学生去探究解决问题的独特方法，体现出学生的丰富个性与独特思维。其次，编程内容特别具有现实应用意义。因为在编程教学中使用的Scratch软件，是图形化的编程软件，学生编程的内容通常都是可以立刻看到结果的，程序一运行就能看到运行的结果，体现了解决方案的应用效果。
　　精简PBL的具体做法如下表：
　　表1：标准PBL与精简PBL的对比
　　本文提出的精简PBL方法的优点：
　　（1）精简化符合课时少特点
　　通过对标准化PBL教学模式进行精简化，着重于PBL的教学步骤进行精简为4步：问题提出、小组讨论、问题解决和自我提升。将教师进行知识点梳理以及小组讨论紧密结合，并且让学生在已有的程序框架中完成题目，将展示自我和提升自我进行融合，大大节省了标准PBL教学模式的时间，使得每一个步骤重心点更加突出，使整个教学过程可以在小学信息课的一节课时间内完成。
　　（2）结合编程授课内容
　　由于教学内容为编程教学，因此在运用PBL教学模式时需要结合真实教学场景进行改进。将知识点的梳理变为：教师设置程序框架，让学生进行程序填空补充，补充完整且正确后程序会正常运行，并且实时对该操作进行评分，获取学生理解情况;在自我提升阶段通过運行程序和书写程序介绍或程序注释，展示自己的编程思想与计算思维，全程紧紧围绕编程教学的目的进行授课，更加贴合教学内容。
　　（3）结合信息化在线编程授课平台
　　小学信息课编程是在使用计算机的环境下教授的，因此在进行问题解决以及自我提升阶段，所有的操作都应该是结合计算机的特性以及信息化编程课程平台来进行的。通过教师设置的在线课程问题，每一个学生都能动手实践进行探索答案，并且利计算机网络的功能，在展示成果阶段也更加方便和快捷的分享自己的观点，这简化了标准PBL教学模式的应用难度。 　　5.教学评价
　　对于PBL教学模式的评价有考试和问卷两大方法，由于PBL教学模式是一种注重于能力和素质的教学方法，用简单的成绩去衡量学生努力的程度显得不够严谨。[11]在阅读了大量的文献之后，参考了黄亚玲[12]、于征淼[13]等關于PBL教学效果的评价方法，设计了学生使用的教学评价调查问卷。该问卷包含了7项对学习效果的评价，2项对教学方式的评价。然后发放给实验班级所有的学生，共发放80份调查问卷，100%收回。根据反馈的调查问卷，有86%的学生认为精简版的PBL教学模式非常适合小学信息课编程学习，有72%的学生觉得使用精简版的PBL教学模式更加能够提起他们对该课程的学习兴趣，有81%的学生认为该教学模式更能调动上课的积极性，期待下节小学信息课的学生有92%，有67%的学生认为如果其他学科也应该使用精简版的PBL教学模式，学习效率将会大大提升。对比使用与没有使用精简版PBL教学方法的情况，通过6周的调查发现，实验班的学生在课堂上完成编程练习题目的比例提高了28%。这表明精简版PBL教学方法的应用，也可以明显地提高学生的编程能力。
　　6.总结
　　通过对“翻转课堂”教学模式、OBE教学模式以及PBL教学模式进行分析对比，结合应用场景为小学信息课编程教学进行实践对比，PBL教学模式相对于传统的小学信息课编程教学方式更加能够锻炼学生发现问题、分析问题和协同解决问题的能力，相比较“翻转课堂”教学模式和OBE教学模式对教师的能力要求高，PBL教学模式更加适合现有的小学信息课编程教学环境。并且提出的精简版PBL教学模式更加适合小学信息课编程教学的排课时间及学习效率，通过对真实课堂一学年的实践教学以及学生问卷调查反馈意见，也看出学生对于该教学模式的认可度和接受度是极大的。因此，精简版的PBL教学模式是一个改善现有小学信息课编程教学模式的有效方法。
　　参考文献：
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　　[12]黄亚玲，郑孝清，金润铭，等.PBL教学模式探索[J].医学与社会，2005（6）：56-57.
　　[13]于征淼，陈晶.单门课程PBL教学中出现的问题[J].基础医学教育，2005（5）：501-503.
　　作者简介：
　　廖志全（1973-），男，四川成都人，成都天府新区西寺小学校长。
　　李军（1975-），男，四川成都人，成都天府新区西寺小学副校长。
　　罗伟（1980-），男，四川成都人，成都天府新区西寺小学信息中心主任。
　　卢军（1974-），男，四川成都人，成都信息工程大学教授。
　　唐陈（1995-），男，四川广安人，成都信息工程大学硕士研究生。
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