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面向儿童编程能力的游戏化学习活动设计研究

来源:论文联盟  作者: [字体: ]

面向儿童编程能力的游戏化学习活动设计研究

程序设计教学在儿童逻辑思维的培养、创新实践能力及解决问题能力提升方面具有不可估量的作用。在基础教育领域,儿童编程教育没有得到足够的重视,儿童对编程方面的知识了解甚少。游戏是儿童生活学习活动的重要组成部分[1]。随着寓教于乐学习方式的倡导,基于游戏化学习的儿童编程教学模式逐渐进入计算机教育的视野。儿童在游戏的氛围中进行编程学习,符合儿童的年龄特点及认知情况,体现儿童学习的主体性,能激发儿童学习兴趣,培养儿童的编程能力和实践能力,提升儿童的技术素养和工程素养,切实推进STEAM教育。本研究利用Scratch平台可视化及模块化的优点,对已经封装好的程序模块进行自由的拼接,儿童运用程序设计的思维来解决问题,从而提高儿童编程能力[2],以实现预期功能。
  相关研究信息与交流技能、分析和解决问题的能力、处理人际关系的能力等新的知识和技能逐步深入K12教育体系,重视培养儿童编程能力已成为国内外教育研究的热点。在国外,美国Code.org组织强调要让每个孩子都有机会学习编程;英国为了提升儿童对计算机科学的兴趣,提倡儿童从5岁开始学习编程[3];芬兰启动新项目为儿童学习计算机编程提供机会等[4]。在中国,为推进STEAM教育和培养儿童编程能力,教育研究者在计算机教育及编程方面进行了大量研究,这些研究大多集中在儿童编程工具的应用层面,而且大多是借助Scratch可视化编程工具开展程序设计教学,以提高儿童学习程序设计的兴趣。朱丽彬等将大卫·库伯的体验学习圈理论应用于Scratch程序设计教学中,有效地激发了学生学习编程的兴趣[5];袁庆从Scratch究竟能够为学生带来什么出发,表明Scratch在提升学生问题解决能力、创新能力、合作能力、编程能力等方面具有巨大促进作用[6];凌秋虹为培养学生用程序设计的思维进行思考,提高学生解决问题的能力,将 Scratch 作为编程教学平台引入课堂[2]。通过以上国内外儿童编程研究现状分析发现,儿童编程能力的培养得到很多国家的重视,国内也展开此方面的研究。
  面向儿童编程能力的游戏化学习模式构建
  1. 儿童编程能力分析
  儿童编程能力,即儿童为实现某种预期的效果而使用程序设计语言编程的能力。为了使计算机能够理解人的意图,人类需要将解决问题的思路、方法和手段以计算机能够理解的形式呈现,使得计算机能够根据人的思想去工作,以实现某种功能及任务美国为应对21世纪的挑战,提出了“21世纪技能”教育改革的新思想,提议将“21世纪技能”与K12教育体系紧密结合,为基础教育人才的培养提供新的研究范式。面向21世纪的技能被概括为以下几种类型:信息与交流技能、分析与解决问题的能力、生活与职业技能[7]等。这几种技能被认为是21世纪教育改革的基础条件。
  结合儿童编程能力的特点和“21世纪技能”,本研究对儿童编程能力的构成要素进行了归纳总结,具体如图1所示。儿童编程能力主要包括基本能力和高阶能力两个部分。其中基本能力主要包括观察、比较、分析/判断、加工信息的能力、动手实践能力、合作意识、创造性思维能力等;高阶能力主要包括算法编程能力、将程序模块化能力、将编程问题数学模型化的能力以及调试程序能力。
  (1)基本能力
  基本能力是指儿童需要具备处理信息的能力,根据问题的需要,观察信息、比较信息、分析判断信息、加工信息,其中观察和比较信息是儿童能够利用信息的前提;分析信息的能力要求儿童对教师提供的信息进行鉴别、遴选、分析和判断,自觉抵制和消除垃圾信息的干扰和侵蚀,找出有用信息并加以整理;加工信息是组织信息源传递的信息并展示的过程,这是检验儿童信息处理能力的最佳体现。基本能力另一主要能力是解决问题的能力,这项能力是儿童进行学习活动时必备的一项能力,解决问题的过程是儿童进行知识建构和智力发展的过程;动手实践能力倡导儿童积极地动手、动脑,大胆地去思索、探讨,儿童不再是被动接受知识的容器;合作意识使儿童优势互补,提高解决问题的效率;创造性思维能力倡导儿童在已有的经验基础上发现新事物、创造新方法、解决新问题,形成一种良好的思维品质。
  (2)高阶能力
  算法编程能力:包括常见算法的掌握和算法改进创新的能力,这是从根本上提高编程水平的有效措施。
  将程序模块化的能力:化繁就简,化本文由论文联盟http://www.LWlm.COM收集整理整为零,提高程序的复用率。在设计游戏时应考虑到模块之间的逻辑关系。将编程问题数学模型化的能力:要善于理清程序中各数据间的关系,找出相互间的关系,建立数学模型,提升儿童的抽象概括能力及逻辑思维能力。
  调试程序的能力:编写程序过程中,经常会遇到未知的错误。在发生错误时快速准确发现问题、分析问题、解决问题,是每个儿童在编程活动中应具备的基本技能。

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