圖形化編程對(duì)小學(xué)生邏輯思維能力提升實(shí)踐與研究

山東省青島第五十三中學(xué) 荀 達(dá)

一、圖形化編程的理論內(nèi)涵

圖形化編程語(yǔ)言也稱為G語(yǔ)言，是相對(duì)編程語(yǔ)言而形成的新概念及新思路，能結(jié)合我國(guó)傳統(tǒng)文化的精髓，提供更便捷、更方便的計(jì)算機(jī)編程方法，使編程環(huán)境簡(jiǎn)單明了、直觀清晰。在編程方式上，圖形化編程主要由圖標(biāo)模塊構(gòu)成，將文本指令替換成“圖形標(biāo)志”，使編程過程變?yōu)閳D形的簡(jiǎn)單排列與組合。如“選擇結(jié)構(gòu)”和“循環(huán)結(jié)構(gòu)”等文本指令都可用圖標(biāo)模塊來(lái)表達(dá)，操作者可通過簡(jiǎn)單的排列，實(shí)現(xiàn)既定的編程目標(biāo)或功能。簡(jiǎn)而言之，在圖形化編程中，不同的圖形模塊都代表著不同的代碼塊，擁有不同的編程功能，將其進(jìn)行羅列或拼接，能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的動(dòng)作演示，而這種“動(dòng)作”又可通過反復(fù)的重組與羅列，構(gòu)建出完整的程序系統(tǒng)。在操作過程中，編程者可通過鼠標(biāo)拖拽，實(shí)現(xiàn)對(duì)文本語(yǔ)言的編織及程序的構(gòu)建。在圖形化編程理念不斷完善與發(fā)展的過程中，我國(guó)先后推出了游戲化編程工具，即將電子游戲中的闖關(guān)升級(jí)、任務(wù)設(shè)置及角色道具等元素融入圖形化編程中，使學(xué)生在升級(jí)闖關(guān)中感受到編程的樂趣，進(jìn)而轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)編程教學(xué)刻板生硬、枯燥乏味的問題，極大地提升了編程教學(xué)的實(shí)效性與有效性。

二、圖形編程與邏輯能力的聯(lián)系

邏輯思維能力主要指合理、正確思考的能力，即對(duì)客觀事物進(jìn)行分析、比較、觀察、概括、抽象、綜合、推理及判斷的能力，采用合理的邏輯手段，有條理而準(zhǔn)確地表達(dá)自己思維的能力。在基礎(chǔ)教育階段，邏輯思維能力是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵能力，同時(shí)也是處理現(xiàn)實(shí)問題所必備的主要能力。小學(xué)教師要想培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的邏輯思維能力，必須從知識(shí)應(yīng)用能力、想象能力、語(yǔ)言能力、識(shí)圖能力等方面出發(fā)，通過知識(shí)的積累和應(yīng)用，了解客觀事物的本質(zhì)和差異，進(jìn)而延伸事物的邏輯范疇，使事物間的內(nèi)在聯(lián)系有效地呈現(xiàn)出來(lái)，隨后用語(yǔ)言將事物的邏輯特征及內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行具體而全面的表達(dá)。如，為了讓圖形程序工具中的角色動(dòng)起來(lái)，小學(xué)生需要厘清圖形編程工具中的跑步動(dòng)作和擺臂動(dòng)作等之間的聯(lián)系，從而排列出有效的動(dòng)作組合，實(shí)現(xiàn)既定的編程目標(biāo)。而在日常教學(xué)過程中，教師可引導(dǎo)學(xué)生用語(yǔ)言表達(dá)自己的編程過程，梳理程序或動(dòng)作間的邏輯結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，使小學(xué)生的邏輯思維能力培養(yǎng)更全面、更具體、更有針對(duì)性，更符合現(xiàn)代教育體系的發(fā)展需求。

三、圖形化編程在邏輯思維能力培養(yǎng)中的應(yīng)用

（一）創(chuàng)設(shè)情境和任務(wù)驅(qū)動(dòng)

教師通過演示已完成的編程作品，能有效地激發(fā)學(xué)生參與創(chuàng)作的積極性與熱情，使學(xué)生真正地有興趣、有意識(shí)地參與到圖形化編程課程中。首先，教師應(yīng)營(yíng)造積極歡快的教學(xué)情境，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)枯燥沉悶的課堂氛圍，提升課堂的活躍度。通過成果展示的方式，引導(dǎo)學(xué)生感受已完成作品的優(yōu)勢(shì)和效果，并以“同學(xué)們，其實(shí)你們也能做出這樣的作品來(lái)”的話語(yǔ)，引導(dǎo)學(xué)生參與到圖形編程的創(chuàng)作過程中，以此實(shí)現(xiàn)基本的情景創(chuàng)設(shè)和任務(wù)導(dǎo)入目標(biāo)。其次，構(gòu)建任務(wù)驅(qū)動(dòng)。教師應(yīng)制定出符合學(xué)生性格特征及學(xué)習(xí)特點(diǎn)的教學(xué)任務(wù)，幫助學(xué)生確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式下，積極地探索并挖掘圖形化編程知識(shí)。最后，架設(shè)游戲情境，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，將圖形編程課程作為游戲課程、通識(shí)課程或娛樂課程，使游戲中的等級(jí)體系、獎(jiǎng)勵(lì)及懲罰機(jī)制有效融入課程教學(xué)中，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主觀能動(dòng)性。

（二）知識(shí)導(dǎo)入和功能實(shí)現(xiàn)

圖形化編程教學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容是介紹并傳授圖形模塊的功能和作用，然而這部分內(nèi)容較為枯燥，學(xué)生難以有效地掌握所有的知識(shí)內(nèi)容。所以在課堂實(shí)踐中，教師應(yīng)以目標(biāo)設(shè)立的方式，引導(dǎo)學(xué)生逐漸掌握?qǐng)D像模塊的基本內(nèi)容和功能。筆者在課堂授課時(shí)，通常以移動(dòng)圖形角色作為功能介紹的媒介，使學(xué)生在目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的過程中，逐漸探索出相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。如：“同學(xué)們，我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中是怎么跑或怎么走的？”小學(xué)生會(huì)自然而然地說“用腳和腿”，隨后，筆者便通過多媒體設(shè)備，展示代表“腿”和“腳”或擁有移動(dòng)功能的模塊，以此類推，使學(xué)生在潛移默化中掌握復(fù)雜的圖形化編程知識(shí)，進(jìn)而幫助學(xué)生從“動(dòng)作”和“控制”模塊入手，逐漸了解“外觀”“聲音”“函數(shù)”“物理”“運(yùn)算”等圖形模塊功能。在整個(gè)知識(shí)導(dǎo)入的過程中，教師應(yīng)保留幾個(gè)較為簡(jiǎn)單的圖形模塊，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、分析、判斷、實(shí)踐探究特定圖形模塊的功能特征及編程作用，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

（三）編程實(shí)踐與邏輯培養(yǎng)

創(chuàng)設(shè)情境、知識(shí)導(dǎo)入是教師利用圖形化編程課程提升學(xué)生邏輯思維能力的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，教師可在知識(shí)導(dǎo)入部分簡(jiǎn)單地培養(yǎng)學(xué)生的問題分析、觀察及判斷能力。教學(xué)中，教師應(yīng)通過編程實(shí)踐深化圖形編程知識(shí)，鞏固并深化學(xué)生的邏輯思維能力。首先，以競(jìng)賽游戲?yàn)槊浇椋龑?dǎo)學(xué)生分析圖形模塊的邏輯聯(lián)系及應(yīng)用依據(jù)。如在劃船游戲中，學(xué)生要想讓船只動(dòng)起來(lái)，需要在動(dòng)作模塊中尋找相應(yīng)的動(dòng)作功能，并分析如何利用圖形模塊提升角色的速度，隨后在正式比賽過程中（利用互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用機(jī)制，將不同學(xué)生的圖形模塊端口聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)建出基本的網(wǎng)絡(luò)游戲模式），引導(dǎo)學(xué)生利用已有的編程框架，進(jìn)行競(jìng)賽。其次，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生在競(jìng)賽中的表現(xiàn)情況，總結(jié)學(xué)生所存在的問題，并引導(dǎo)學(xué)生利用“想象”和“邏輯推理”的方式，發(fā)掘問題的形成原因，徹底解決當(dāng)前所存在的問題，提升學(xué)生的邏輯思維能力。此外，教師也可通過引導(dǎo)學(xué)生比較自己和其他同學(xué)的差異，了解圖形編程的方法和技巧，增強(qiáng)自身的編程能力。

四、結(jié)語(yǔ)

圖形編程邏輯嚴(yán)密、功能強(qiáng)大，能有效地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，然而在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)準(zhǔn)確把握教學(xué)重點(diǎn)，將邏輯思維能力培養(yǎng)作為教學(xué)核心，通過情景架設(shè)、知識(shí)導(dǎo)入、編程實(shí)踐等方式，循序漸進(jìn)、有層次地培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力，提升學(xué)生問題分析和解決能力，從而為學(xué)生的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。