张悦

摘要：近年来，国内外都更加重视对科技人才的培养，编程教育也受到广泛关注。开展中小学编程教育，如何使编程教育的效果最大化，如何培养孩子创新解决问题的能力，这值得我们思考。笔者从设计型学习与编程学习融合角度，介绍了设计型学习的内涵和应用价值，结合设计型学习模型及教学经验，设计出新的编程教学模型，并分享了其在具体教学实践中的案例。希望能为小学编程教育研究提供一些理论参考，为一线教室编程教学提供一些建议。

关键词：编程教学;设计型学习;教学实践

一、引言

创造能力和科学技术水平是保证国家竞争力的关键所在，培养具有创新精神和实践能力的科技人才是各国教育要达到的目标，世界上很多国家已经将编程教育纳入到国家层面的战略规划当中。例如，芬兰在2016年将编程教育纳入国家核心课程。美国政府在2017年提出每年向中小学计算机科学教育投入2亿美元，以大力支持科技教育的发展。日本于2020年启用了《小学学习指导纲领》，其中明确要求小学在各课程中有计划地开展编程教育，培养信息化人才。我国也同样重视儿童的编程教育。我国在2017年发布了《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》，明确提出在中小学阶段设置人工智能相关课程，同时鼓励社会力量参与开发寓教于乐的编程教学软件和游戏。

重视编程教育对于培养数字化创新人才和提升科技竞争力是有利的。与其它学科学习相比，编程学习更加注重培养孩子以独特的方式解决问题的能力。大量研究表明，设计型学习有助于提升儿童的创新思维能力。因此，本文将着重介绍如何将设计型学习融入到编程教学过程中以培养儿童的创新能力。

二、设计型学习的内涵及应用价值

设计型学习也叫基于设计的学习。国外学者克罗德纳提出，设计型学习是一种基于项目探究的方法，即在真实的任务环境中，学生通过完成某个特定的设计任务，学习相应的科学知识和技能。国内最早引入设计型学习概念的是温州大学王佑镁教授，他认为设计型学习是一项基于项目的活动，在教学过程中，教师给学生提出挑战任务，学生利用已学知识设计作品，再通过新学的知识，加以修改和设计。

结合编程课堂学习的目标和设计型学习的特征来看，将设计型学习应用于编程活动是可行的。因为设计型学习具有开放性、协作性和迭代性，将其融入到编程学习过程中，可以激发儿童的好奇心和主动性，启发儿童创造出具有新异性和独特性的作品。具体来说，首先，设计型学习是开放性的，学生可根据自己的经历和能力去探索解决问题的方式。其次，设计型学习强调协作性。在作品设计过程中，学习者彼此分享创意和对作品的看法，大家从不同角度去理解和尝试解决问题，从而碰撞出独特的问题解决办法。最后，设计型学习强调迭代性。在任务完成之后，通常要进行评价修改，这与编程学习的特征不谋而合，学生在一次次试错中修正编程口令，提出新的想法。因此，基于设计的编程活动不仅能使学生对编程知识有更深入地了解和掌握，也能激发学生学习编程的兴趣和创造力。

三、设计型学习在中小学编程活动中的应用

许多研究者基于设计思维进行教学实践并提炼出了设计型学习的相关模型，其中在教学场景中应用较广泛的有逆向思维模型和科学探究式学习循环模型。

（1）逆向思维模型

逆向思维模型由加州理工大学尼尔森教授提出。该模型基于布卢姆教学目标分类体系，强调真正的学习目标不是单纯地记忆和理解，而是能够使学生拥有分析问题、综合解决问题的能力。它主张从问题出发，由学生动手尝试。在学生初步制作完成后教师给予及时的指导，这时学生渴望了解更多信息，从而利于学生对知识的深入理解。总之，该模型鼓励学生积极思考，运用自己独特的方法处理问题，但关于学生间如何协作未充分体现。

（2）科学探究式学习循环模型

科学探究式学习循环模型由佐治亚理工学院的克洛德纳提出，主要为科学学习而开发。该模型主要可分为两大部分：“设计”部分和“调查探索”部分。一部分偏向實践层面，强调学生通过检索资料建立自己的假设，在学中做;另一部分强调认知层面，去进行实验，在探究和调查中学。学生在这两个过程中不断重复，直到顺利完成设计任务。该模型对教学步骤做了详尽的描述，但其强调的调查探索部分对于编程教学活动不太适用。

根据设计型学习模型和编程教学的特点，我们设计出了如下模型：

1.确定目标：教师给定设计主题

2.设计创作：学生根据理解进行创作

3.分享讲解：学生进行作品分享，老师进行指导

4.讨论想法：学生针对老师的反馈进行讨论

5.迭代作品：学生对作品进行补充、修改

6.再次分享作品：改进作品后再次展示作品

7.评价总结：教师对作品内容和学习内容进行整体评价

四、基于设计型学习的编程课程教学案例分享

该案例的学生主要为小学1-3年级的儿童。在开展具体的编程课程时，教师借助故事讲解引入编程知识，学生通过小组合作完成知识的学习和故事创作，并运用编程知识填写故事答案。在学习过程中，学生不断修正认知，发挥创意，丰富自己的作品（下图为作品展示）。大家的作品不仅运用到了编程知识，并且故事格外生动和有趣。可见，设计型教学方式让大家充分展示自己的创意想法，组内同学各自发挥长处，迭代效果显著。

随着信息化时代的发展，创新型科技人才的需求越来越多。基于设计型学习的编程教学具备开放、协作、迭代等特点，尝试将更多的自主权交给学生，增添了学习的趣味性，让学生从设计编程游戏开始，了解编程，喜欢编程，使用编程实现更多创意想法。