第06版:教师周刊·理论研究
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2023年2月17日 星期

基于计算思维的5E教学模式探究
——以“多分支结构程序设计”为例

●5E教学模式对培养学生计算思维有较大帮助。

□杭州市丁荷中学 张悦欣

新课标将计算思维列入信息技术核心素养之一,因此计算思维的培养成为中小学信息课堂教学的重中之重。在信息技术课堂中运用5E教学模式有其特定优势。从教学结果看,5E教学模式能显著提升学生的计算思维能力。

一、教学模式

5E教学模式是由美国生物学课程研究会(BSCS)提出的一种建构主义教学模式,包括5个教学环节:吸引、探究、解释、迁移和评价。

1.吸引

5E教学模式始于吸引环节。该环节中,教师需设计与学生生活密切相关且与学科知识紧密联系的真实情境,激发学生探究兴趣,吸引他们主动参与课堂,自主进行知识构建。

2.探究

探究是5E教学模式的中心环节,要求学生根据现有知识和所给材料进行自主探索。这一过程中,教师需充分观察学生的探究过程,在必要时可以通过问题和建议的形式提供一定帮助和引导,学生通过自主探究会暴露原有错误认知和思维局限,为之后的科学知识学习提供条件。

3.解释

解释是5E教学模式的关键环节。在这一环节中学生需要对探究环节结果进行分析和解释,并用自己的语言进行阐释。教师再根据学生理解进行纠正,对术语或概念给出科学解释。

4.迁移

迁移是加强对新概念理解的重要手段。在迁移环节,为了扩充对概念的理解,提高对新知识的应用能力,教师需创设新情境,让学生利用新概念来解决问题、解释现象,同时还可以鼓励学生对新知识在生活中的应用进行发散思考。

5.评价

评价环节可以确定学生的学习效果,为后续教学设计提供修改意见,可以是教师评价也可以是学生自评、互评。

二、教学实践

1.吸引

结合学校近期开展的社团选拔活动,教学中采用大家感兴趣的健美操社团选拔作为案例进行研究。

在社团选拔过程中需要经过报名、筛选、面试等环节,这是一个顺序结构程序的体现;在筛选面试时,需要根据条件进行取舍,就是分支结构;当筛选条件增加时,就是多分支结构程序;最终需要对多人进行批量处理则需要运用到循环结构。这是学生很好理解的程序控制结构的应用案例。在实际操作中学生体会到手动筛选费时费力,那么如何编写程序快速进行批量处理就成了需要解决的问题。

2.探究

在“多分支结构程序设计”一课中,学生的探究分为两个部分:一是多分支结构程序设计的运行流程,二是多分支结构的语法。

在第一个探究环节,我们给出情境——社团经过面试给学生打分并依据不同分数优胜劣汰,让学生根据情境进行问题分析和算法设计,思考程序应该如何进行判断,实现根据分数分类,从中研究多分支结构程序设计。

在探究过程中,学生可以理清变量与输出结果的关系,提高算法设计能力。完成算法设计后,进入了第二个探究环节,即如何通过代码实现多分支结构程序?在这一环节,学生可以利用已学的if-else语句进行嵌套实现代码编写,但容易出错。此时可通过教师展示利用if-elif语句编写的程序对比有关两个程序自主归纳if-elif语句的格式,完成探究。在这一环节,学生通过抽象、建模,自己归纳语法结构,对锻炼计算思维有很大帮助。

3.解释

解释环节需要对探究结果进行分析和解释,也就是解释为什么这样的代码可以实现所需功能及if-elif语句的运行流程。在教学中,我们可以对照绘制的流程图和代码,分析if-elif语句的执行流程。有了对照,学生就能更好地进行理解。

4.迁移

迁移环节的目的是加强学生对新知识理解和应用能力,需要创设新情境让学生用新知识解决问题。在多分支结构教学中我们可以选择其他例题让学生进行代码编写,巩固学生对if-elif语句的应用,例如简易计算器、判断车辆限行等。同时为了加强学生对多分支结构程序的理解,还可以让他们列举在生活中遇到的能用多分支结构解决实际问题的情境,发现生活中的多分支结构。

5.评价

评价是检验学习效果的重要手段,可以让学生发现自己的不足,让教师了解本课难点并进一步强化。在教学中,学生编写的代码文件是教学评价的重要工具,通过代码的完成情况可以判断学生对这一知识的掌握情况。

除此以外,本节课还设计了学生自评表。通过自评表,学生可以更加清楚本节课的知识点,了解自己的不足,在之后的课上更有侧重点,提高听课效率。


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