任务驱动法在 Scratch 课堂中的实践应用 ——以《画笔的高级应用》为例

  本文引自中国高校人文社会科学信息网

  摘要:随着人工智能不断渗入人们的生活,程序作为人工智能的核心灵魂,编程教育也逐渐普及开来。Scratch 编程相较成人编程在趣味性和应用性上有极大的优势,同时在培养学生的创新能力、实践能力方面也有着积极的作用。本文摆脱了传统填鸭式的教学模式,以认知心理学为指导,按照任务驱动法的教学模型,并结合具体的 Scratch 编程课堂案例,来探讨任务驱动法在 Scratch 教学中的运用效果。在实践的过程中体现出任务驱动法相较于传统教学法对于 Scratch 课堂的优越性,最后针对任务驱动法在课堂应用中出现的问题适当的给出了建议。
  关键词:任务驱动法;Scratch;协作学习;教学方式转变

  引 言
  Scratch 是由美国著名的麻省理工学院设计并开发的一款编程语言,适合 6 到 12 岁的儿童学习操作,它的趣味性、易操作性很好地解决了成人编程画面单调、逻辑抽象等问题,所以在学校和机构都得到了大范围的推广。Scratch 旨在培养孩子的逻辑思维能力、想象力、解决问题的能力[1],但是传统课堂上教师包揽大部分的课堂,教师使用的讲授法也存在一定的局限性,难以持续引起学生的兴趣和注意力,导致学生缺乏参与感,一节原本应该生动的编程课堂也因此会变成教师主导的注入式教学。对此,有人提出任务驱动式教学法,教师是整个教学过程中的主要引导者,把完整的教学内容细化成若干个切实可行的目标,学生则占据主体地位,他们由表及里,由浅入深地完成每个任务,最后达到掌握教学内容的目的。
  一. 任务驱动法的理论基础
  任务驱动法基于建构主义,教师将教学内容分解成任务后,学生围绕任务展开自主学习和协作学习,最后在完成所有任务的基础上锻炼学生独立思考和解决问题的能力。在任务驱动教学法的课堂上,学生带着任务学习,教师也能有针对性地提出指导,学生在不断实现目标的过程中,获得成功感,既调动了他们的情绪,也在不断地提高他们的探索意识。
  以学为主的建构主义理论重视学生的地位,它强调在学习过程中,要充分发挥学生的首创精神,让他们能够在多种情境中外化自己的知识,实现自我反馈。此外,建构主义学习理论认为,协作学习在建构主义中也有不可或缺的作用,它影响着学生对学习内容的深入理解。在教师的启发安排下,学生们成立学习小组并在其中交流探究,对任务的理解、任务的实施步骤、操作等摆出自己的见地和论据,并分析、评价学习群体内其他成员的观点。通过营造这样积极的协作学习氛围,在解决遇到的问题时,学生和老师共享自己的观点和智慧,既完成了学习任务,也实现了对知识的同化与顺应。
  任务驱动法以一个崭新的主题为起点,以任务为核心,以学生为主体,在教师的指导帮助下完成任务,教学模型如下图(图 1)所示。

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  二. 任务驱动法在课堂中的实施过程
  在杭州、上海等很多地区,Scratch 编程已经纳入信息技术课本,成为小学的必修课程。但在很多中部城市,信息技术课程发展落后,部分学校只能以社团的形式开展多样化的学习。本文的课堂案例来自郑州市某小学编程社团课的一节 Scratch 课程,班级一共 20 人,学生从二年级到四年级均有分布。本文的案例也将按照任务驱动法的授课模型一一展开。
  (一)确定主题
  Scratch 中的画笔模块,既可以画一些简单的角色,也可以记录物体的运动轨迹,在程序设计中有着非常重要的作用。在前面的九节课程中学生已经学习了 Scratch 的整体界面、一些常用积木的功能以及一些简单的小游戏。本节课的前两个课时初步学习了画笔工具,实现了鼠标控制画笔画画的效果;而本节课则是将画笔知识与数学知识联系到一起,使画笔画出各种各样的正多边形。
  (二)课前准备
  学习者所具有的认知特征对他们在知识的获得过程方面具有一定影响。所以在小学阶段推广编程教育,必然要结合学生的认知发展水平。[2]所以在本节课的开始,为了吸引学生的兴趣,并展开本节课的主题——正多边形,教师要准备一些通过 Scratch 制作的各种图形变换的视频。除此之外,教师还需做好充足的分组准备,由于编程社团课里的学生年龄分布不均,教师需要参考多方面因素,例如学生的年级、以往表现、操作能力等等,小组人数限制在 4~5 人。
  (三)提出任务
在 Scratch 编程的教学过程中,任务的设计至关重要,直接影响学生的参与度以及后续的教学结果,因此制定恰到好处的任务非常关键。首先任务要具有明确性,教师要在总览教学内容的前提下,将总教学任务分成若干个循序渐进可实现的小目标,通过完成细分的每一个任务最后实现完整的教学任务。其次任务要具有务实性,不同年龄阶段的学生,在接受知识上也存在巨大差异,教师在制定任务前,要充分考虑学生的实际情况,针对不同阶段的学生设计出符合学生特点的任务。最后任务还要具有递进性,先制定简单的任务,一步一步,从简入繁、从易入难,教师还需把握重难点的顺序,不要过于集中,使学生在问题的解决过程中能够获得成功的体验。
  由教师进行引导、启发学生动手创作,学生将会获得更大的收获和更长远的影响[3],并且如果学生的任务感、目标感明确,他们学习起来效率也会大幅度提高。教师针对本节课的教学内容,并结合学生的学习点、学习风格等实际情况,制定了以下 5 个任务,如下表(表1)所示:

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  (四)分析任务
  教师设计的第一个任务是讨论型任务,它基于学生的认知心理,方便学生对图形建立直观感性的认识,了解图形的基本构成。任务二和任务三则是操作型任务,需要学生自己上机操作。学生在实践过程中遇到问题,通过教师引导、小组互动,掌握使用画笔画正三角形的方法。任务四则是混合型任务,既包括讨论探究型任务,通过学生观察发现以及小组讨论推理,找出旋转角度和旋转边数与正多边形的关系规律,也包含验证型任务,学生将发现的规律在 Scratch 中进行验证,观察规律是否正确。任务五是发散型任务,学生根据前个任务,充分发挥奇思妙想,将多边形进行旋转,创造更美的图案。以上五个任务层层递进,从简单到拓展综合,不仅有助于学生理解各个图形的特点,也提高了他们的动手操作能力和空间想象能力。
  (五)参与任务
  学生们通过比较分析和小组探究讨论发现正多边形的的每条边且每个内角都相等。教师也为学生提供了正多边形的内角和知识,以便后续上机操作使用。学生按照任务的顺序依次绘制出正方形、正三角形,教师在学生操作实践的过程中,进行巡视指导,并给予适当的帮助和鼓励。开始进行任务四之前,教师引导学生先独立思考,尝试总结绘制正多边形的规律,然后小组合作探讨,统计得出的规律,再分别进行验证。通过学生作为主导完成一系列任务,可以提升他们的参与感。
  (六)评价任务
  任务完成后进行的是作品的展示交流和评价提升环节,优质的教学效果评价要能够通过评价反馈来检验并不断完善丰富教学流程,使教学成果越来越丰硕有效[5]。教师组织各个小组的同学分享展示自己的作品,并表达自己的想法和创意。每组可以推选 1~2 个作品,由教师分发给每位同学欣赏,师生按照制定的评价标准(如表 2)对作品进行评价,发现作品的亮点与不足,并针对不足提出改进的建议。通过鼓励学生展示、分享、点评,旨在引导他们学会表达自我并欣赏别人,启发他们能从别人的作品中看到不同的思维,并与自己的思维碰撞、融合从而进行再创作。

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  三. 任务驱动法在 Scratch 课堂教学中的优越性
  (一)促进课堂方式的积极转变
  传统的信息技术教学方式中学生处于被动接受知识的地位,教师教一步,学生就按照教师所讲的操作一步,学生始终按照教师的节奏走,最后导致的结果就是所有学生的作品都相差无几、缺乏新意。任务驱动法相比传统的讲授法而言,首先是教师的地位发生改变,教师从知识的传授者转变为知识的引导者,其次学生也不用再被强加去接受知识,而是积极主动地参与整个教学过程,这在很大程度上调动了他们的求知欲望。在这一过程中,教师的功能看似变弱,但只是转为幕后的引导者,学生在这一过程中也学会使用辩证的眼光获取新知识,明白问题的解决方法不止一个,他们在这样的教学环境下,既能独立思考,也能合作交流,知识的意义建构也就跃然纸上。
  (二)促进学生计算思维的养成
  在任务驱动教学法下,教师将任务分配给学生,也会将一些常用的概念耳濡目染地传授给他们,例如正多边形的内角和知识等,这在无形中培养了他们对计算概念的理解。教师在设计任务时,会为每一个任务创设合适充满趣味的问题情境,从而吸引学生的兴趣,他们在学习过程中将情境与生活联系起来,促进他们学习情感的投入,这样有利于计算实践目标的实现。此外,教师在课堂上学会“放手”,留给学生们的空间则会变大,学生们通过自主学习和协作学习,既完成任务,也获得了知识的迁移,在课堂中逐渐养成良好的思维习惯,发现、分析和解决问题的能力也逐步得到提高,这是学生计算观念的养成。以上的计算概念、计算实践以及计算观念共同构成了计算思维,信息技术课堂最需要的也是对学生计算思维的培养。
  (三)促进教师责任的再分配
  任务驱动法下强调以学习者为中心,但教师的指导作用也不容忽视。学生是知识意义的主动建构者,教师则负责对整个教学过程进行组织和引导。教师根据教学内容和学生的学习特点而精心设计的教学任务,为学生提供了最佳的任务情境,使学生脱离枯燥的文字语言内容,有的放矢地完成既定任务。在完成任务的过程中,教师不只是负责任务的设计与制定,还需要在完成任务中融合一些理论性的知识,例如概念、原理等。所以相较传统的课堂来说,教师虽然不再是知识的强加灌输者,但课前的相关准备和组织工作都需要教师更加精心的策划与安排。
  四. 任务驱动法下的课堂里应该注意的问题
  (一)要注重学科之间的整合
  编程作为信息技术学科的一部分,不应该是孤立无援的存在,可以与多门学科建立联系,所以教师在教学中要注重编程与其他学科的交叉整合。例如本次案例中,编程与数学中的几何知识结合在一起,既锻炼了思维能力,也温习了一部分数学知识,让学生们在编程课堂中也能体会到图形之美,几何之美。所以,教师在设计任务时,可以密切关注其他学科与该任务知识点之间的联系,有针对性地增强教学效果,完成教学任务。本节课在课程之间的整合上仍存在些许的不足,不能有效的平衡既保证课程有趣且有深度和学生对知识的掌握情况之间的关系,正多边形的相关内容是初中数学知识,在这里只能作为拓展,而非对已学知识的巩固。
  (二)要关注解决问题方式的多样性
  编程和数学科目有所类似,同一个问题有多种解决方案,最后能实现相同的效果。所以教师在设计任务时,可以尽可能地考虑用不同的方法完成任务,在引导学生时,可以鼓励学生从多方面进行思考,防止思维固化。同时,教师还要注意启发学生不断地进行试错,以便学生大胆地按照自己的思维进行另外的探索,充分发掘他们的想象能力和创造能力。
  (三)要注重评价方式的改革
  在传统的课堂中,教学效果评价通常是课堂流程的最后一环。但在任务驱动法的课堂中,评价可以贯穿到整个任务实施的过程,教师在每进行完一个任务,就可以做出适当的评价,但这里的评价只需简短的语言即可。有价值有意义的评价既是对学生学习活动的认可,也是对教师制定任务合理的赞赏。教师对小组及小组成员的评价是对本节课的记录和总结,也是对教学成果优良的检验;学生对教师的评价可以通过教师事先制定评价测量表,在课程结束后分发给学生,这种评价不仅能增进师生之间的平等交流关系,也能直接地促进教师改善课堂效果。此外,对学生的评价还可以更加细化,例如组内同学有根据地进行互相评价、学生自己对本节课表现的评价以及教师对学生完成任务的整体状态的评价。
  结 语
  一节充满活力的课堂需要很多部分共同组成,不仅需要教师精心的教学设计、合理的教学方法,还需要学生的投入与配合,以及平等舒适的教学环境。在任务驱动的教学模式下,一节课的成败受多种因素的影响,教师对任务的准备、设计及衔接占有很大比重。教师的任务是为学生知识的获得创建优良的教学情境,设计制定有效的教学任务,并引导和启发学生不断习得新知识;学生则占据主体地位,创新能力和问题解决的能力随着任务的完成而不断提高,在意义建构的过程中实现创造。师生之间相互配合,共同推进任务的进行,课堂的教学效率和凝聚力也会得到显著的提高[4]。
  Scratch 编程的核心理念是想象、创造和分享,教师在教学过程中也应该渗透并传达这些理念,及时地把握学生的思路,既让他们的创作蕴含丰富的想象力,又乐于分享表达作品的创意,这是每个 Scratch 编程教师的责任。在 Scratch 编程教学中,“基础在学,重点在做”这句话尤为重要。作为教师,我们总是企图把孩子培养成一个个小创客,鼓励他们发挥自己的想象去创造一些作品,但最容易忽略的就是鼓励他们去“实做”,而非“空想”。运用任务驱动法,学生通过完成一个个切实可行的任务,发现、解决问题的能力不仅得到了有效锻炼,而且也培养了他们的独立探究和团队协作意识。诚然,发现问题、解决问题,这是学习知识的来源之一,但是切不可流于形式主义,在发现问题、解决问题的过程中强调学生人格的培养,也该是我们下一步应该努力的方向。

参考文献
[1]凌秋虹.Scratch 在小学信息技术课堂中的应用与实践[J].中国电化教育.总第 310 期,2012.11
[2]闫玺印.认知心理学的基本内涵及对学习过程的启示[J].晋中学院学报,2018,35(05):27-30.
[3]马璇.回归真实课堂——“任务驱动法”在信息技术教学中应用再探讨[J].中国信息技术教
育,2015(17):35-37.
[4]曾美良.智慧互动,让 Scratch 课堂教学更生动——任务驱动法在小学信息技术 Scratch 课堂教学中的运用初探[J].文理导航(下旬),2016(06):86-87.
[5]童敏.《画我心目中的羊或狼》课堂案例及反思[J].四川教育,2010(09):43.

Practical Application of Task-driven method in Scratch classroom--Take "Advanced Application of Pen" as an example
Zhao Qiuyun, Zhang Zhi
(School of Physics&Electronics, Hunan University, Changsha, Hunan 410082, China;)

  Abstract:With the continuous infiltration of artificial intelligence into people's lives, programs as the core soul of artificial intelligence, programming education is becoming more and more popular. Compared with adult programming, Scratch programming has great advantages in interest and application. At the same time, it also plays a positive role in cultivating students' creative ability and practical abilities. In this paper, we get rid of the traditional canard teaching mode, take the cognitive psychology as the guidance, according to the task-driven teaching model, and combine the concrete Scratch programming classroom case, to discuss the application effect of the task-driven method in the Scratch teaching. In the process of practice, it shows that the task-driven method is superior to the traditional teaching method for the Scratch classroom. Finally, some suggestions are given for the problems in the application of the task-driven method in the classroom.
  Keywords: Task-driven method; Scratch; Cooperative Learning; change of Teaching Mode

作者简介(可选): 赵秋云(1992-),女,河南郑州人,硕士在读,湖南大学教育技术硕士研究生在读;研究方向:教育资源建设与教学设计。
张智(1959-),男,湖南长沙人,博士,湖南大学物理与微电子科学学院教授;研究方向:教育资源建设与教学设计。

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