聾校編程教學(xué)中聽(tīng)障學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

孫繼紅

摘要：本文對(duì)Swift Playground進(jìn)行了分析，基于軟件理念的啟發(fā)，作者進(jìn)一步結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，探討了聾校編程教學(xué)中聽(tīng)障學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略。作者認(rèn)為循序漸進(jìn)的課程規(guī)劃、寓教于樂(lè)的情境創(chuàng)設(shè)、問(wèn)題導(dǎo)向的教學(xué)實(shí)施和思維外陳的工具運(yùn)用有助于聽(tīng)障學(xué)生計(jì)算思維的形成與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：Swift Playground；編程教學(xué)；聽(tīng)障學(xué)生；計(jì)算思維；策略

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2018）18-0035-04

自2006年周以真教授首次提出計(jì)算思維概念至今，計(jì)算思維已逐步成為人們解決問(wèn)題的一種重要思維方式。[1]ISTE于2016年6月發(fā)布的《學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)》從7個(gè)維度28項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)一步明確了計(jì)算思維、創(chuàng)新思維、批判性思維、設(shè)計(jì)思維、問(wèn)題解決能力、策展技能、社會(huì)與情感技能等都是學(xué)生應(yīng)對(duì)未來(lái)數(shù)字互聯(lián)世界所必備的基本思維與技能。[2]教育部2018年1月正式頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，則明確將計(jì)算思維納入學(xué)科核心素養(yǎng)。[3]

而針對(duì)語(yǔ)言發(fā)展相對(duì)滯后、抽象思維相對(duì)薄弱的聽(tīng)障群體，應(yīng)如何在聾校的信息技術(shù)課程教學(xué)中切實(shí)有效地落實(shí)計(jì)算思維的培養(yǎng)、促進(jìn)聽(tīng)障學(xué)生學(xué)科思維的發(fā)展和學(xué)科素養(yǎng)的形成呢？針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，筆者基于對(duì)Swift Playground的分析并結(jié)合多年的學(xué)科教學(xué)實(shí)踐，嘗試探討聾校高中編程教學(xué)中聽(tīng)障學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略。

● 基于游戲的編程學(xué)習(xí)軟件帶來(lái)的啟示

Swift Playground是蘋(píng)果公司開(kāi)發(fā)的一款基于iPad的編程學(xué)習(xí)軟件，適于零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)者在基于游戲化的任務(wù)情境中，通過(guò)逐級(jí)闖關(guān)逐步習(xí)得Swift語(yǔ)言，并最終學(xué)會(huì)運(yùn)用Swift語(yǔ)言獨(dú)立編程。整套學(xué)習(xí)軟件分為學(xué)習(xí)編程1、學(xué)習(xí)編程2和學(xué)習(xí)編程3，三級(jí)進(jìn)階。軟件具有如下特色。

1.情境創(chuàng)設(shè)，寓教于樂(lè)

Swift Playground的設(shè)計(jì)遵循了從游戲參與到游戲創(chuàng)建的發(fā)展規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者逐步從規(guī)則明確、難度遞增的闖關(guān)參與過(guò)渡到世界建構(gòu)、規(guī)則自擬的游戲創(chuàng)建。在可視化的情境中，學(xué)習(xí)者每發(fā)出一條指令，都可以從角色的動(dòng)作執(zhí)行中得到適時(shí)反饋。

2.規(guī)劃漸進(jìn)，循序?qū)Ш?/p>

Swift語(yǔ)言本身是一套面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，有著特有的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)與體系，涉及類(lèi)、屬性、事件等概念，對(duì)于初學(xué)者而言是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。但Swift Playground的課程規(guī)劃循序漸進(jìn)，難點(diǎn)分散，從易到難，從簡(jiǎn)到繁，切合了零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律，有助于學(xué)習(xí)者在夯實(shí)雙基的前提下較順利地實(shí)現(xiàn)從面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)到面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的過(guò)渡與遷移，逐步習(xí)得并掌握相應(yīng)的語(yǔ)法規(guī)則，從而學(xué)會(huì)正確地運(yùn)用設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)獨(dú)立編程。

3.善啟思路，重培思維

Swift Playground非常強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的培養(yǎng)，特別是抽象和模塊化能力的培養(yǎng)，這有助于學(xué)習(xí)者養(yǎng)成模式識(shí)別意識(shí)，形成功能分解能力，為計(jì)算思維的培養(yǎng)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

● 編程教學(xué)中聽(tīng)障學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略

Swift Playground的設(shè)計(jì)理念是“人人能編程”，基于這樣理念而開(kāi)發(fā)的編程學(xué)習(xí)環(huán)境通過(guò)寓教于樂(lè)的情境創(chuàng)設(shè)、循序漸進(jìn)的課程規(guī)劃及重培思維的教學(xué)設(shè)計(jì)確實(shí)有助于學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的形成與發(fā)展。那么，在聾校的編程教學(xué)教育中能否有效地落實(shí)“人人能編程”呢？筆者結(jié)合多年聾校信息技術(shù)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了聾校編程教學(xué)中高中聽(tīng)障學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)策略。

1.循序漸進(jìn)，化艱澀為明了

編程學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要途徑，但是“編程教學(xué)很困難”卻是大多數(shù)聾校信息技術(shù)教師的切身感受。筆者認(rèn)為，面向抽象思維相對(duì)薄弱、邏輯思維缺乏訓(xùn)練的聽(tīng)障學(xué)生，從形象直觀的編程學(xué)習(xí)環(huán)境入手逐步過(guò)渡到一門(mén)具體程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)是聾校編程教學(xué)化繁為簡(jiǎn)、化難為易，從而達(dá)成循序漸進(jìn)落實(shí)計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)的有效路徑。

筆者所在學(xué)校在高預(yù)和高一年級(jí)，面向全體學(xué)生重點(diǎn)開(kāi)展可視化環(huán)境下的通識(shí)性編程學(xué)習(xí)，學(xué)生在這兩個(gè)階段并不接觸具體的指令和語(yǔ)法，而是借助系統(tǒng)提供的命令塊來(lái)控制實(shí)物機(jī)器人或虛擬角色（見(jiàn)表1）。可視化環(huán)境與工具能夠?qū)⒊橄蟮某绦蚪Y(jié)果通過(guò)形象的方式直觀呈現(xiàn)出來(lái)，有助于聽(tīng)障學(xué)生在觀察、感知和體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)化抽象為形象、借形象明抽象的認(rèn)知突破，從而更好地幫助學(xué)生理解程序與命令的控制作用。

高預(yù)年級(jí)的編程學(xué)習(xí)旨在引導(dǎo)學(xué)生在面向真實(shí)機(jī)器人的編程活動(dòng)中通過(guò)合作學(xué)習(xí)初步認(rèn)識(shí)程序及程序的基本結(jié)構(gòu)。這個(gè)階段的任務(wù)設(shè)計(jì)開(kāi)放，重在培養(yǎng)聽(tīng)障學(xué)生的想象力、創(chuàng)造思維與協(xié)作能力，引導(dǎo)學(xué)生充分感知程控機(jī)器人的樂(lè)趣，同時(shí)初步形成設(shè)計(jì)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；高一年級(jí)的編程學(xué)習(xí)則是鼓勵(lì)學(xué)生將自主探究與小組合作相結(jié)合，通過(guò)對(duì)虛擬情境下虛擬角色的控制，進(jìn)一步理解程序的作用并學(xué)會(huì)依據(jù)問(wèn)題的需要運(yùn)用恰當(dāng)?shù)某绦蚪Y(jié)構(gòu)幫助角色完成既定的任務(wù)；高二年級(jí)的編程學(xué)習(xí)則是指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)獨(dú)立思考與小組合作借助已有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握一門(mén)具體的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，學(xué)生需要在較系統(tǒng)地掌握相關(guān)語(yǔ)法的同時(shí)，通過(guò)問(wèn)題分析恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)算法并學(xué)會(huì)運(yùn)用語(yǔ)言正確地編寫(xiě)程序解決實(shí)際問(wèn)題，這個(gè)階段重在發(fā)展學(xué)生的算法思維、分析問(wèn)題的能力及運(yùn)用程序解決問(wèn)題的能力。

這樣的課程設(shè)置使聽(tīng)障學(xué)生在過(guò)程親歷中充分體驗(yàn)了“實(shí)物控制—虛擬控制—抽象控制”逐級(jí)過(guò)渡，有助于其計(jì)算思維逐步實(shí)現(xiàn)從形象到抽象的發(fā)展與提升。

2.問(wèn)題導(dǎo)向，化知識(shí)為能力

計(jì)算思維“是一個(gè)明確問(wèn)題和制定解決方案的思維過(guò)程”。[4]計(jì)算思維的本質(zhì)是抽象，計(jì)算思維的目的是問(wèn)題解決。對(duì)于初學(xué)編程的聽(tīng)障學(xué)生，以問(wèn)題為導(dǎo)向，在富有情境的項(xiàng)目活動(dòng)中激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其在活動(dòng)參與和活動(dòng)建構(gòu)中親歷分析、抽象、概括、分解、算法實(shí)現(xiàn)與調(diào)試等過(guò)程，有助于學(xué)生積極、主動(dòng)地發(fā)展計(jì)算思維，化知識(shí)為能力。

以高預(yù)年級(jí)的程控DASH機(jī)器人教學(xué)為例，在學(xué)生能夠運(yùn)用基本命令實(shí)現(xiàn)順序編程的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合天氣變化，適時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)“天熱了”的活動(dòng)項(xiàng)目：天越來(lái)越熱了，DASH心煩意亂，十分煩躁。咱們能不能給小DASH送一個(gè)電風(fēng)扇，讓它能夠平靜下來(lái)安然入睡呢？

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題并結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，筆者引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組合作討論解決方案，并將項(xiàng)目分解為三個(gè)漸進(jìn)的子任務(wù)：①天熱，DASH很煩躁；②DOT變身電扇送風(fēng)；③DASH逐步平靜。

任務(wù)①旨在鞏固舊知并引出新知。學(xué)生通過(guò)討論能夠借助已有經(jīng)驗(yàn)嘗試改變DASH的顏色、動(dòng)作、聲音和眼睛模式等來(lái)表現(xiàn)DASH的不同情緒狀態(tài)和行為。在此基礎(chǔ)上教師進(jìn)一步拋出問(wèn)題“如何表現(xiàn)出DASH十分煩躁”，學(xué)生可在思考并嘗試重復(fù)執(zhí)行相關(guān)命令組的過(guò)程中，切實(shí)感受到將重復(fù)執(zhí)行的代碼納入到循環(huán)體以減少重復(fù)寫(xiě)程序的必要性，從而自然引出循環(huán)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。

任務(wù)②情境創(chuàng)設(shè)如下：DOT變身電扇。當(dāng)搖動(dòng)DOT時(shí)，扇葉開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，并發(fā)聲“風(fēng)來(lái)了”。當(dāng)按下DOT的頂部按鈕時(shí)，扇葉停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這一任務(wù)在指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用循環(huán)結(jié)構(gòu)解決問(wèn)題的基礎(chǔ)上，重在引導(dǎo)學(xué)生基于問(wèn)題情境學(xué)會(huì)分析事件的激發(fā)條件與循環(huán)的中止條件，并能夠依據(jù)條件選擇恰當(dāng)命令來(lái)實(shí)現(xiàn)事件激發(fā)與循環(huán)控制。

任務(wù)③則要求學(xué)生結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步獨(dú)立解決以下問(wèn)題：DASH一直很煩躁，直到聽(tīng)到聲音“風(fēng)來(lái)了”，才漸趨平靜，安然入睡。學(xué)生們通過(guò)合作與交流，共同分析循環(huán)中止條件，探討并嘗試DASH平靜與安然入睡的狀態(tài)表達(dá)與實(shí)現(xiàn)。

整個(gè)項(xiàng)目既有對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)新知的學(xué)習(xí)與運(yùn)用，也有對(duì)順序結(jié)構(gòu)舊知的鞏固與復(fù)習(xí)，還有對(duì)DASH與DOT協(xié)同工作的感知與體驗(yàn)，同時(shí)更有將較復(fù)雜問(wèn)題分解為一個(gè)個(gè)小問(wèn)題并逐步解決的探索與實(shí)踐。計(jì)算思維的雙基夯實(shí)與問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)在活動(dòng)過(guò)程中得以自然體現(xiàn)，學(xué)生在充分體驗(yàn)編程樂(lè)趣的同時(shí)輕松自然地習(xí)得編程基本技能并在過(guò)程中鍛煉了協(xié)作能力、分析和解決問(wèn)題能力。

3.巧借視圖，化內(nèi)隱為外顯

愛(ài)因斯坦曾強(qiáng)調(diào)：“發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位”。因此，進(jìn)入到“算法與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程學(xué)習(xí)階段，筆者更側(cè)重培養(yǎng)高中聽(tīng)障學(xué)生的獨(dú)立思考能力。這個(gè)階段，學(xué)生需要在掌握一門(mén)實(shí)際的編程語(yǔ)言基礎(chǔ)上能夠運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言獨(dú)立編寫(xiě)程序解決實(shí)際的問(wèn)題。這對(duì)于聽(tīng)障學(xué)生而言是一個(gè)挑戰(zhàn)。

在這個(gè)階段的學(xué)習(xí)中，如何通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆绞揭龑?dǎo)聽(tīng)障學(xué)生開(kāi)展積極、有效的獨(dú)立思考活動(dòng)并讓學(xué)生內(nèi)隱的思考過(guò)程通過(guò)外顯的方式呈現(xiàn)出來(lái)？筆者認(rèn)為流程圖和分析表是聾校編程教學(xué)中兩個(gè)非常有用的工具。流程圖是學(xué)生思維過(guò)程的呈現(xiàn)方式，而分析表則是學(xué)生分析程序的有效工具。將二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，能夠恰到好處地實(shí)現(xiàn)“讓這個(gè)思考過(guò)程通過(guò)能夠觀察到、能夠加以分析的實(shí)際形式反映出來(lái)”[5]的目的。

在學(xué)生熟悉了基本語(yǔ)法后，筆者會(huì)教授流程圖。學(xué)生們了解了流程圖的組成元素之后，根據(jù)已知的、簡(jiǎn)單的程序?qū)懗隽鞒虉D是其熟悉與運(yùn)用流程圖的第一步。而在之后的學(xué)習(xí)中流程圖則被作為工具進(jìn)一步用于程序的分析與問(wèn)題的解決。這樣的運(yùn)用一方面有助于學(xué)生加深對(duì)流程圖的認(rèn)識(shí)，鞏固流程圖使用規(guī)則，另一方面也使學(xué)生的思維過(guò)程得以清晰呈現(xiàn)。通過(guò)學(xué)生獨(dú)立完成的流程圖，教師既能夠及時(shí)捕捉到學(xué)生思維活動(dòng)中的閃光點(diǎn)，也能夠敏銳地洞察到學(xué)生思維過(guò)程中的梗阻點(diǎn)，為教師按照學(xué)生思維的規(guī)律性靈活而有效地調(diào)整教學(xué)的方向與節(jié)奏提供了可靠的依據(jù)。

分析表在分析程序的過(guò)程中有著不可低估的作用。下頁(yè)表2呈現(xiàn)的是程序S=1+2+3+……+10的分析表。

從下頁(yè)表2我們可以看出，分析表能夠完整地呈現(xiàn)出每次循環(huán)執(zhí)行過(guò)程中變量的變化。學(xué)生運(yùn)用分析表分析程序，不僅能夠細(xì)致地模擬程序的執(zhí)行過(guò)程，而且能夠通過(guò)對(duì)分析表的逐步填寫(xiě)，在思考的同時(shí)清晰地觀察到相關(guān)變量逐次的變化，從而有助于學(xué)生找出規(guī)律，在得出較為準(zhǔn)確的執(zhí)行結(jié)果的同時(shí)能夠進(jìn)一步理解迭代思想與算法的實(shí)際運(yùn)作機(jī)理。

在聾校的編程教學(xué)中恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用流程圖與分析表，將學(xué)生內(nèi)隱的思維活動(dòng)通過(guò)可視化的方式有序呈現(xiàn)，有助于教師敏銳地發(fā)現(xiàn)與捕捉學(xué)生思考過(guò)程中的亮點(diǎn)與問(wèn)題；及時(shí)展現(xiàn)有代表性的思維成果，不僅能使學(xué)生分享他人的思想與智慧，而且也能使學(xué)生在比較中學(xué)會(huì)多角度地思考問(wèn)題，從而逐步達(dá)到拓展思維、敢于創(chuàng)新的目的，實(shí)現(xiàn)提升聾生思維的廣闊性與靈活性的目標(biāo)。

● 結(jié)語(yǔ)

筆者曾經(jīng)也對(duì)是否在聾校開(kāi)設(shè)程序設(shè)計(jì)課程充滿了擔(dān)心與疑惑，但受基于Swift Playground的“人人會(huì)編程”理念的啟發(fā)并結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，只要能夠在教學(xué)中遵循順應(yīng)學(xué)生思維規(guī)律性的原則，并積極探索相關(guān)的教學(xué)策略，編程教學(xué)不僅不是聽(tīng)障學(xué)生學(xué)習(xí)的障礙，反而能夠更好地促進(jìn)聽(tīng)障學(xué)生的思維發(fā)展，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的思維品質(zhì)。

筆者相信，遵循聽(tīng)障學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，在強(qiáng)化感知與體驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)聽(tīng)障學(xué)生以問(wèn)題為導(dǎo)向，在循序漸進(jìn)的探究與嘗試中借助可視化工具逐步發(fā)展和提升計(jì)算思維，聽(tīng)障學(xué)生也可以像普通孩子一樣逐步發(fā)展和內(nèi)化信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，形成并掌握應(yīng)對(duì)未來(lái)數(shù)字互聯(lián)世界所必備的基本思維與技能，從而更好地適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]李藝，荊曉虹.引思維之路 辟計(jì)算之徑[J].中國(guó)信息技術(shù)教育，2017（8）：5-11.

[2]尹睿.未來(lái)學(xué)習(xí)者，你準(zhǔn)備好了嗎——美國(guó)ISTE《學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)》解讀及啟示[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2018（1）：58-67.

[3]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2018：39-43.

[4]Cuny， J.， Snyder， L.， & Wing， J.M. Demystifying computational thinking for noncomputer scientists[EB/OL].（2013-10-05）.http：//www.cs.cmu.edu/～CompThink/resources/TheLinkWing.pdf，＼.

[5]B.A.蘇霍姆林斯基.給教師的建議[M].北京：教育科學(xué)出版社，1984：220-222.