編程教學(xué)中學(xué)生自然語(yǔ)言表達(dá)的三種場(chǎng)景

康小微

摘要：本文提出，編程教學(xué)中的自然語(yǔ)言表達(dá)是指讓學(xué)生在初中信息科技編程內(nèi)容學(xué)習(xí)過(guò)程中，能夠基于自己的理解，嘗試組織語(yǔ)言來(lái)對(duì)問(wèn)題、知識(shí)進(jìn)行相關(guān)表述或陳述，以促進(jìn)對(duì)問(wèn)題的理解。這類自然語(yǔ)言的表達(dá)，不僅涉及三步轉(zhuǎn)譯編程的第一步“真實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化到自然語(yǔ)言文本”，還涉及內(nèi)隱的思維發(fā)展外顯為可觀察的行為，這對(duì)促進(jìn)學(xué)生問(wèn)題解決能力發(fā)展的影響更為直接。

關(guān)鍵詞：自然語(yǔ)言表達(dá)；編程教學(xué)；應(yīng)用場(chǎng)景

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2023）15-0017-04

編程教學(xué)中的自然語(yǔ)言表達(dá)

1.什么是自然語(yǔ)言表達(dá)

語(yǔ)言可以分為自然語(yǔ)言和人工語(yǔ)言[1]，自然語(yǔ)言是指人們?cè)谌粘Ｉ?、日常交際中所使用的語(yǔ)言，又被稱作日常語(yǔ)言，如漢語(yǔ)、英語(yǔ)等都是自然語(yǔ)言。[2]與人工語(yǔ)言不同，自然語(yǔ)言不是按照人為規(guī)則設(shè)計(jì)的，而是由語(yǔ)言使用者自發(fā)地發(fā)展和演變而來(lái)。因此，自然語(yǔ)言往往具有靈活性和多樣性，同時(shí)也可能存在歧義和模糊性。自然語(yǔ)言包含口頭語(yǔ)言形式和書面語(yǔ)言形式。而編程教學(xué)中的自然語(yǔ)言表達(dá)是指讓學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中，或在知識(shí)學(xué)習(xí)后，嘗試組織語(yǔ)言對(duì)問(wèn)題、知識(shí)進(jìn)行相關(guān)表述或陳述。其中，用自然語(yǔ)言來(lái)陳述真實(shí)問(wèn)題是三步轉(zhuǎn)譯教學(xué)法的第一步轉(zhuǎn)譯。

2.關(guān)注學(xué)生自然語(yǔ)言表達(dá)的重要性

美國(guó)緬因州國(guó)家訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室研究了“學(xué)習(xí)金字塔”，根據(jù)外部信息相對(duì)于人腦的流向關(guān)系，將聽講、閱讀、視聽、示范/演示歸類為“輸入式學(xué)習(xí)”，將討論、做中學(xué)、教給他人/馬上應(yīng)用歸類為“輸出式學(xué)習(xí)”，從信息留存率的比較上可以得出結(jié)論：輸出式學(xué)習(xí)（或輸入輸出相結(jié)合）的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于單純的輸入式學(xué)習(xí)。[3]根據(jù)赫爾伯特·西蒙等學(xué)者提出的“思維信息加工模型”，當(dāng)大腦獲得的信息在工作記憶中被加工并成功進(jìn)行“編碼”后，就會(huì)進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)記憶。[4]學(xué)生的自然語(yǔ)言表達(dá)屬于“輸出式學(xué)習(xí)”的一種，通過(guò)討論、寫作、演講等方式，學(xué)生可以將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行加工和編碼，從而更好地存儲(chǔ)在長(zhǎng)時(shí)記憶中。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該注重輸出式學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)和引導(dǎo)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐和應(yīng)用來(lái)加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶。同時(shí)，也要注意不同學(xué)習(xí)方式的結(jié)合，讓學(xué)生在聽講、閱讀、視聽等輸入式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)輸出式學(xué)習(xí)提高信息留存率，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

3.編程教學(xué)中如何開展自然語(yǔ)言表達(dá)

（1）課堂中自然語(yǔ)言表達(dá)現(xiàn)狀

筆者根據(jù)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，目前初中學(xué)生在信息科技課堂中使用自然語(yǔ)言進(jìn)行描述與表達(dá)的機(jī)會(huì)依然較為匱乏。其原因有二：一是班級(jí)人數(shù)設(shè)置的客觀原因，學(xué)生多，課堂時(shí)間有限，教師沒(méi)有辦法讓所有學(xué)生在課堂中進(jìn)行充分的表達(dá)；二是學(xué)生受“標(biāo)準(zhǔn)答案”的思想束縛，害怕出錯(cuò)而不敢表達(dá)，能不表達(dá)就不表達(dá)。

（2）聚焦書面形式的自然語(yǔ)言表達(dá)

課堂中學(xué)生的自然語(yǔ)言表達(dá)根據(jù)表達(dá)類型可以分為口頭形式和書面形式兩種，口頭形式的自然語(yǔ)言表達(dá)包含發(fā)言、討論、演講等，書面形式的自然語(yǔ)言表達(dá)包含書面陳述等。書面形式的自然語(yǔ)言表達(dá)能夠方便記錄和保存每個(gè)人的自然語(yǔ)言表達(dá)過(guò)程，同時(shí)，學(xué)生組織語(yǔ)言后再落筆，可以更加準(zhǔn)確表達(dá)思想。因此，本文重點(diǎn)聚焦書面形式的自然語(yǔ)言表達(dá)。

（3）書面自然語(yǔ)言表達(dá)的支架—學(xué)案

在書面自然語(yǔ)言表達(dá)中，教師可以通過(guò)精心設(shè)計(jì)的學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中基于自己的理解，嘗試組織語(yǔ)言對(duì)問(wèn)題、知識(shí)進(jìn)行相關(guān)表述或陳述，以促進(jìn)對(duì)問(wèn)題的理解。與一般學(xué)案不同的是，本文所說(shuō)的學(xué)案更加注重開放性問(wèn)題的設(shè)計(jì)，同時(shí)，不設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)答案直接評(píng)價(jià)學(xué)生書面自然語(yǔ)言表達(dá)的對(duì)錯(cuò)，而是通過(guò)不同的評(píng)價(jià)維度評(píng)價(jià)學(xué)生自然語(yǔ)言表達(dá)的達(dá)成程度。

在編程教學(xué)中的應(yīng)用場(chǎng)景

下面，筆者以“搭建小型物聯(lián)系統(tǒng)”單元為例，通過(guò)課堂中自然語(yǔ)言表達(dá)的三種應(yīng)用場(chǎng)景，依托書面學(xué)案形式，促進(jìn)學(xué)生自然語(yǔ)言表達(dá)的探索，促進(jìn)學(xué)生編程能力的發(fā)展。

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中將“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”作為主要內(nèi)容模塊之一。[5]筆者以物聯(lián)網(wǎng)模塊內(nèi)容作為知識(shí)框架設(shè)計(jì)了“搭建小型物聯(lián)系統(tǒng)”的單元課程，整個(gè)單元教學(xué)主要應(yīng)用“情境描述—原理認(rèn)識(shí)—應(yīng)用遷移”的模式。其中，《傳統(tǒng)教室智能化》一課屬于本單元第二部分內(nèi)容，筆者圍繞核心素養(yǎng)制訂了本課的教學(xué)目標(biāo)并進(jìn)行了重難點(diǎn)設(shè)計(jì)，具體教學(xué)設(shè)計(jì)思路如下頁(yè)圖所示。

在編程教學(xué)中，書面學(xué)案是一種重要的教學(xué)輔助工具，可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握編程知識(shí)和技能。在自然語(yǔ)言表達(dá)的探索中，書面學(xué)案也發(fā)揮了重要的作用。教師可以通過(guò)設(shè)計(jì)書面學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生在情境描述、原理認(rèn)識(shí)和應(yīng)用遷移等環(huán)節(jié)進(jìn)行自然語(yǔ)言表達(dá)的練習(xí)，提高學(xué)生的表達(dá)能力和溝通技巧。同時(shí)，書面學(xué)案也可以記錄學(xué)生的自然語(yǔ)言表達(dá)過(guò)程，方便教師進(jìn)行評(píng)估和反饋。

場(chǎng)景一：情境描述—真實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)譯為自然語(yǔ)言

在編程教學(xué)中，情境描述是指讓學(xué)生用自然語(yǔ)言描述問(wèn)題場(chǎng)景和需求，從而引出編程解決方案的過(guò)程。通過(guò)情境描述，學(xué)生可以更好地理解問(wèn)題和需求，為編程解決方案的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。例如，在《傳統(tǒng)教室智能化》一課中，教師通過(guò)教室內(nèi)的智能燈控場(chǎng)景—魔方控制器搖一搖打開教室燈。通過(guò)問(wèn)題鏈設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生了解場(chǎng)景中涉及的設(shè)備及各自的作用，再一一對(duì)應(yīng)講解小型物聯(lián)系統(tǒng)的四層基本架構(gòu)，同時(shí)要求學(xué)生用自己的話描述小型物聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程并填寫至學(xué)案中。

在情境描述場(chǎng)景中在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自然語(yǔ)言表達(dá)時(shí)，首先依托學(xué)生學(xué)案，同時(shí)在課堂中留有足夠的時(shí)間，讓學(xué)生思考并用自己的話描述小型物聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，將該過(guò)程轉(zhuǎn)譯為自然語(yǔ)言文本，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)自然語(yǔ)言的表達(dá)，促進(jìn)學(xué)生更好地理解問(wèn)題和需求。

場(chǎng)景二：原理認(rèn)識(shí)—內(nèi)隱認(rèn)知變化轉(zhuǎn)化為外顯可見行為

在編程教學(xué)中，原理認(rèn)識(shí)是指讓學(xué)生用自然語(yǔ)言描述編程知識(shí)和原理的過(guò)程。通過(guò)原理認(rèn)識(shí)，學(xué)生可以更深入地理解編程知識(shí)和原理，為編程實(shí)踐提供支撐。例如，在《傳統(tǒng)教室智能化》原理認(rèn)識(shí)環(huán)節(jié)中使用掌控板硬件和Mind+軟件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，采用小組合作形式，在實(shí)驗(yàn)中使用兩塊掌控板分別模擬魔方端和燈光端，魔方端通過(guò)板載傳感器感知姿態(tài)變化，燈光端通過(guò)LED反饋控制。實(shí)驗(yàn)?zāi)M過(guò)程為：閱讀并分析代碼—補(bǔ)充重要缺失代碼—上傳并測(cè)試代碼—實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，雖然正確填寫了魔方端姿態(tài)感知和燈光端反饋控制的代碼，但是設(shè)備并沒(méi)有連接，這時(shí)教師適時(shí)地引入物聯(lián)網(wǎng)MQTT主要協(xié)議中Topic訂閱的方法，讓學(xué)生在實(shí)踐中理解掌握物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和協(xié)議。通過(guò)掌控板模擬實(shí)驗(yàn)，完整地實(shí)現(xiàn)小型物聯(lián)系統(tǒng)的搭建，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中理解物聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、魔方端感知采集、平臺(tái)處理、燈光端反饋控制的過(guò)程。

本環(huán)節(jié)同樣依托學(xué)生學(xué)案，在掌控板實(shí)驗(yàn)?zāi)M中學(xué)生需要閱讀代碼，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)代碼進(jìn)行功能分析，組織成相應(yīng)語(yǔ)言文字并最終填寫至學(xué)案，在原理認(rèn)知中幫助學(xué)生理解各部分代碼對(duì)應(yīng)功能，促進(jìn)外顯內(nèi)隱認(rèn)知。

場(chǎng)景三：應(yīng)用遷移—通過(guò)外顯的語(yǔ)言表達(dá)來(lái)推斷學(xué)生能力的發(fā)展

在編程教學(xué)中，應(yīng)用遷移是指讓學(xué)生用自然語(yǔ)言描述編程應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)踐的過(guò)程。通過(guò)應(yīng)用遷移，學(xué)生可以思考更好地將編程知識(shí)和原理應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)景中，提高編程實(shí)踐的能力。例如，在《傳統(tǒng)教室智能化》的應(yīng)用遷移環(huán)節(jié)中，根據(jù)數(shù)字化創(chuàng)新要求，學(xué)生在理解了物聯(lián)網(wǎng)基本原理和功能后，能對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用進(jìn)行初步的設(shè)想。本節(jié)課拓展模塊的設(shè)計(jì)是：從傳感器、控制方式、智能設(shè)備的多樣化，以及復(fù)雜聯(lián)動(dòng)的定制化等角度出發(fā)拓展，請(qǐng)學(xué)生在符合物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)的背景下，暢想并分享一個(gè)智能聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)方案，拓展學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)更多形式應(yīng)用的思考，提高日后在生活和學(xué)習(xí)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用意識(shí)。

根據(jù)拓展內(nèi)容，在書面陳述形式的自然表達(dá)中，依然通過(guò)學(xué)案支架，引導(dǎo)學(xué)生從多樣化角度出發(fā)，描述如何為校園某個(gè)場(chǎng)景設(shè)計(jì)一個(gè)智能化方案，學(xué)生能夠在符合小型物聯(lián)系統(tǒng)基本架構(gòu)的背景下，進(jìn)行腦洞大開卻也不脫離生活的各種暢想。

對(duì)學(xué)生自然語(yǔ)言表達(dá)的評(píng)價(jià)

1.評(píng)價(jià)維度及評(píng)價(jià)表設(shè)計(jì)

對(duì)學(xué)生書面自然語(yǔ)言表達(dá)的評(píng)價(jià)，可以從以下幾個(gè)維度進(jìn)行：①語(yǔ)言表達(dá)的清晰度。包括文字結(jié)構(gòu)是否清晰、是否能夠準(zhǔn)確地表達(dá)自己的想法。②邏輯的嚴(yán)密性。包括文字邏輯是否緊密有條理、是否能夠合理地闡述觀點(diǎn)。③思考的深度。包括文字中是否有深度的思考和分析。筆者設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)表如上表所示。

2.根據(jù)評(píng)價(jià)進(jìn)行反饋，促進(jìn)學(xué)生自然表達(dá)的良性循環(huán)

在對(duì)學(xué)生書面自然語(yǔ)言表達(dá)進(jìn)行評(píng)價(jià)后，需要根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行反饋，以促進(jìn)學(xué)生的自然表達(dá)能力的良性循環(huán)。具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行反饋：①肯定優(yōu)點(diǎn)；②指出不足；③給予實(shí)踐機(jī)會(huì)；④鼓勵(lì)閱讀和思考。通過(guò)以上反饋方式，可以幫助學(xué)生不斷提高自然語(yǔ)言表達(dá)能力，形成良性循環(huán)。同時(shí)，也可以促進(jìn)學(xué)生的自我反思和自我提高，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合新課標(biāo)中“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”內(nèi)容模塊，設(shè)計(jì)“搭建小型物聯(lián)系統(tǒng)”單元，并結(jié)合課堂中“情境描述、原理認(rèn)識(shí)、應(yīng)用遷移”三種場(chǎng)景，聚焦書面自然語(yǔ)言表達(dá)形式，設(shè)計(jì)學(xué)案支撐，引導(dǎo)學(xué)生在自然語(yǔ)言表達(dá)的三種場(chǎng)景下，能夠基于自己的理解，嘗試組織語(yǔ)言對(duì)問(wèn)題、知識(shí)進(jìn)行相關(guān)表述或陳述，以促進(jìn)對(duì)問(wèn)題的理解。通過(guò)組織自然語(yǔ)言表達(dá)，學(xué)生可以更好地理解問(wèn)題和需求，更深入地理解編程知識(shí)和原理，更好地將編程知識(shí)和原理應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)景中。此外，自然語(yǔ)言還可以幫助教師更好地與學(xué)生進(jìn)行溝通和交流，促進(jìn)教學(xué)效果的改善。

參考文獻(xiàn)：

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