基于最小可行產(chǎn)品和迭代模式的小學(xué)編程教學(xué)模式探索

鄭健

摘 要：隨著國家從頂層開始進(jìn)行義務(wù)教育階段編程教育的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、推動(dòng)，青少年編程教育從2017年開始成為教育界的新焦點(diǎn)，2019年教育部印發(fā)《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》，進(jìn)一步明確了推廣編程教育的工作要求。在編程教育中，通過MVP和迭代模式的結(jié)合使用，引導(dǎo)學(xué)生從最小的可實(shí)現(xiàn)的作品開始制作，然后通過引入新知識不斷迭代，優(yōu)化完善各項(xiàng)功能，讓不同層次的學(xué)生都可以由簡到難，逐步實(shí)現(xiàn)作品，并能在迭代的過程中進(jìn)行自我創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：最小可行產(chǎn)品;迭代模式;小學(xué)編程

編程已經(jīng)成為中小學(xué)教育中一項(xiàng)非常重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)是一門新興的教學(xué)課程，探索其教學(xué)模式、教學(xué)方法顯得非常必要。

一、小學(xué)編程教育背景及特點(diǎn)

2017年7月8日，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出：實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵(lì)社會(huì)力量參與寓教于樂的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣。2019年3月，教育部辦公廳關(guān)于印發(fā)《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》的通知要求：實(shí)施學(xué)生信息素養(yǎng)培育行動(dòng)，完成義務(wù)教育階段學(xué)生信息素養(yǎng)評價(jià)指標(biāo)體系，建立評估模型，啟動(dòng)中小學(xué)生信息素養(yǎng)測評。推動(dòng)在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。國家已經(jīng)開始從頂層開始進(jìn)行編程教育規(guī)劃、推動(dòng)、實(shí)施。深圳作為中國特色社會(huì)主義先行示范區(qū)，早已將編程納入中小學(xué)信息技術(shù)課程體系，當(dāng)前深圳市小學(xué)階段從五年級開始學(xué)習(xí)編程，培養(yǎng)學(xué)生的編程思維、邏輯思維和創(chuàng)新意識。

編程教育與以往的Office系列辦公軟件等軟件應(yīng)用教學(xué)有著很大的區(qū)別，軟件應(yīng)用教學(xué)中的每個(gè)功能是獨(dú)立的菜單、按鈕，多數(shù)情況下功能間互不影響，即使不進(jìn)行某個(gè)操作，對整體的學(xué)生完成作品效果影響有限。編程教育中，學(xué)生的每個(gè)作品中包含多行代碼，其中任意一個(gè)代碼錯(cuò)誤，則該作品將無法正常運(yùn)行或無法達(dá)到預(yù)期的效果。對于尚沒有編程基礎(chǔ)知識的小學(xué)生來說，如何在有限的課程和時(shí)間學(xué)會(huì)一定的編程知識，教學(xué)設(shè)計(jì)就顯得非常重要。

二、小學(xué)編程教育中的常見問題

編程一般遵循分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試、優(yōu)化這幾個(gè)過程，在實(shí)際教學(xué)中普遍會(huì)遇到如下問題。

1. 學(xué)生過于依賴教材中的代碼，脫離教材后進(jìn)行自主編程能力有限。每個(gè)編程作品需要多個(gè)模塊不同腳本實(shí)現(xiàn)，每一課借助某個(gè)主題會(huì)同時(shí)學(xué)習(xí)多個(gè)相互沒有關(guān)聯(lián)的命令進(jìn)行組合，如果換個(gè)主題或任務(wù)，學(xué)生則無法靈活應(yīng)用。

2. 單節(jié)課作品完成度有限，按照傳統(tǒng)瀑布模式進(jìn)行編程，學(xué)生往往會(huì)先把所有的程序一次性完成，最后才開始測試，而這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)的問題往往不止一處。因?yàn)閷W(xué)生的基礎(chǔ)有限，每節(jié)課只有40分鐘，而每個(gè)班級有近50個(gè)學(xué)生，基本上很難快速有效地解決問題，最終導(dǎo)致花了時(shí)間但最后并沒有收到預(yù)期的作品效果，進(jìn)而影響學(xué)生的積極性和興趣。

三、基于MVP和迭代的教學(xué)模式探索

最小可行產(chǎn)品（Minimum Viable Product以下簡稱MVP），是一種避免開發(fā)出并不真正需要的產(chǎn)品的開發(fā)策略。該策略的基本想法是，快速地構(gòu)建出符合產(chǎn)品預(yù)期功能的最小功能集合，這個(gè)最小集合所包含的功能足以滿足產(chǎn)品部署的要求，并能夠檢驗(yàn)有關(guān)用戶與產(chǎn)品交互的關(guān)鍵假設(shè)。

迭代，是重復(fù)反饋過程的活動(dòng)，其目的通常是逼近所需目標(biāo)或結(jié)果。每一次對過程的重復(fù)稱為一次“迭代”，而每一次迭代得到的結(jié)果會(huì)作為下一次迭代的初始值。

編程，指設(shè)計(jì)具備邏輯流動(dòng)作用的一種“可控體系”，當(dāng)前多數(shù)是指狹義的計(jì)算機(jī)編程。為了使計(jì)算機(jī)能夠理解人的意圖，人類就必須將要解決的問題的思路、方法和手段通過計(jì)算機(jī)能夠理解的形式告訴計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)人的指令一步一步工作，完成某種特定的任務(wù)。這種人和計(jì)算體系之間交流的過程就是編程。

最小可行性產(chǎn)品（MVP），是運(yùn)用在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)中的概念。該概念由Eric Ries在其著作《精益創(chuàng)業(yè)實(shí)戰(zhàn)》中提出，指的是用最快、最簡明的方式建立一個(gè)可用的產(chǎn)品原型，這個(gè)原型要表達(dá)出產(chǎn)品最終想要的效果，然后通過迭代來完善細(xì)節(jié)。最小可行性產(chǎn)品（MVP）不是每個(gè)迭代做出產(chǎn)品功能的一部分，而是每次迭代都要交付一個(gè)可用的最小功能集合。在中小學(xué)編程教學(xué)中，通常學(xué)生每課學(xué)習(xí)就是一個(gè)任務(wù)，即微型產(chǎn)品。

在編程教育中，通過MVP和迭代模式的結(jié)合使用，引導(dǎo)學(xué)生從最小的可實(shí)現(xiàn)的作品開始制作，然后通過引入新知識不斷迭代，優(yōu)化完善各項(xiàng)功能，讓不同層次的學(xué)生都可以由簡到難，逐步實(shí)現(xiàn)作品，并能在迭代的過程中進(jìn)行自我創(chuàng)新。

四、基于MVP和迭代的教學(xué)案例

以深圳市當(dāng)前使用的廣東教育出版社出版的信息技術(shù)第三冊上第七課《小瓢蟲找媽媽》為例，本課的主要內(nèi)容是學(xué)會(huì)偵測和控制模塊的判斷語句使用，結(jié)合MVP和迭代的教學(xué)模式，本課進(jìn)行了重構(gòu)，調(diào)整主題為貼近學(xué)生生活和感受的《小Mo成長記》，小Mo為《機(jī)器人總動(dòng)員》中的清潔機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沿著學(xué)校操場打掃衛(wèi)生。

考慮學(xué)生有不同的能力和學(xué)習(xí)興趣，首先引導(dǎo)學(xué)生完成最小可行作品：可以打掃50米直行跑道的機(jī)器人小Mo，打掃完成后碰到垃圾桶則結(jié)束程序。該部分的新知識點(diǎn)在于偵測模塊的碰到使用，直接使用“碰到角色”即可;控制模塊的單條件判斷“如果……那么……”也是基本功能，學(xué)生在實(shí)現(xiàn)上基本上不會(huì)遇到太多問題。

程序迭代1：跑道通常是環(huán)形的，直行機(jī)器人Mo無法滿足要求，本次迭代需要增加功能實(shí)現(xiàn)環(huán)形跑道的打掃。該部分通過結(jié)合偵測模塊“碰到顏色”為Mo增加一雙可以判斷顏色的眼睛，結(jié)合控制模塊條件來實(shí)現(xiàn)，如果Mo偵測到了左側(cè)的顏色，那么右轉(zhuǎn)一定角度;如果偵測到右側(cè)的顏色，那么左轉(zhuǎn)一定角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)彎功能。

程序迭代2：Mo在打掃跑道的過程中，總會(huì)遇到一些突發(fā)狀況，比如跑步的學(xué)生在操場落下學(xué)習(xí)用品，Mo會(huì)怎么處理呢？還有可能會(huì)碰到哪些情況呢？

通過MVP和迭代的教學(xué)設(shè)計(jì)，每個(gè)階段作品通過分析、編碼、測試、優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)，學(xué)生在每個(gè)階段都是在完成一個(gè)完整的作品，充分提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感;在結(jié)合實(shí)際完成迭代的過程中，學(xué)生可以結(jié)合分析實(shí)際需求和想法，利用已學(xué)的知識進(jìn)行創(chuàng)新，發(fā)揮自主創(chuàng)意，進(jìn)而完成功能完整且富有創(chuàng)意的作品。

五、小學(xué)編程教育展望

從國務(wù)院到教育部，編程教育由國家頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)，編程教育在中小學(xué)教育中將會(huì)越來越受重視。針對小學(xué)生的編程教育相較于傳統(tǒng)學(xué)科以及常規(guī)應(yīng)用軟件教育，仍然是一門新興的學(xué)科，其教學(xué)模式、教學(xué)方法都需要充分考慮小學(xué)生的思維特點(diǎn)、知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)行積極探索和實(shí)踐，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的編程思維。基于MVP和迭代的教學(xué)模式能很好地解決當(dāng)前編程教學(xué)實(shí)踐中大班額、時(shí)間等的限制，有效地提升學(xué)生編程學(xué)習(xí)的積極性和成就感，同時(shí)給予學(xué)生足夠的自我創(chuàng)新空間;基于MVP和迭代的教學(xué)模式探索也還需要更多的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行優(yōu)化和完善。