融合思维导图的可视化编程课程教学应用研究

摘要：本文从可视化编程教学的现状出发，提出了融合思维导图的可视化编程课程设计策略，通过具体课程案例的设计，明确了具体的教学活动流程，对中小学相关可视化编程课程教学具有一定的借鉴意义。

关键词：思维导图；可视化编程；教学设计

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）23-0050-03

在中小学信息技术教育中，编程教育在培养学生创新思维、信息素养等方面起到了重要作用。[1]对低年级学生来说，传统的文本编程方式相对复杂和晦涩，其难度不符合学生当前的认知发展规律。[2]可视化编程是一种使用图形化界面和图形符号来代替传统的文本代码编写的编程方式[3]，它通过将编程过程可视化，使得非专业人士也能轻松理解和使用编程技术，使编程学习不再困难。思维导图作为一种思维工具，既是一种概念图，也是一种信息结构图[4]，它不仅可以将问题清晰化、过程步骤化、结果可视化，提高学生学习效率，还可以促进学生的思想表达和深度思考。思维导图与可视化编程的融合可以将抽象的编程知识转化为关键词或关键图像等可视化形式，通过多个节点联系而形成相互关联的网状结构，有效梳理编程知识脉络，帮助学生理清编程思路，从而解决编写代码时面临的逻辑混乱、思路不清晰等问题。这种方式既可以降低编程教育难度，提高教学效率，同时也可以缓解学生对编程学习的畏难情绪，激发学生的学习兴趣。因此，笔者梳理了融合思维导图的可视化编程课程设计原则，并结合实际教学案例设计进行解析，以期为编程教学研究提供新思路。

融合思维导图的可视化编程课程设计策略

笔者尝试以相关理论为指导，将思维导图融入到可视化编程课程设计中，提出了以下三条设计策略。

1.指向问题解决的渐进式教学设计

指向问题解决即关注教学问题与任务，通过将复杂的问题分解为简单的子问题，并设置不同层级的任务，逐步引导学生从简单到复杂、由浅入深地掌握解决问题的方法和知识。渐进式教学设计是一种根据学生认知发展规律，通过逐步增加难度和复杂度的任务，逐步引导学生建立解决问题的思维模式和技能的教学方法。教师可以在课程开始前设计相应的思维导图（设置不同层级教学问题，并根据分层设计教学任务），引导学生使用思维导图对问题进行细化分析，并思考不同问题之间的联系与区别。教师根据学生的认知水平，围绕教学问题的解决进行渐进式教学设计，通过思维导图建立相关概念与知识点之间的关联，不仅能够提高学生的自主学习能力和问题解决能力，还能够培养学生的批判性思维和创新能力。

2.可扩展的个性化思维导图设计

可扩展的个性化思维导图设计是学生根据自己对问题的理解，自行设计思维导图，并将发散性思维可视化的过程，该过程可以帮助学生有效梳理知识脉络，构建知识结构，促进学生自主学习。在引导学生构建个性化思维导图时，要帮助学生明晰与主题相关内容之间的层级关系，同时建立关键词与主题之间的联系，从而让学生根据理解构建个性化的思维导图。教师可以在融入思维导图进行教学设计的初期，即在学生熟悉使用思维导图解决问题后，通过在导图上挖空、留白等方式，引导学生思考如何进行思维导图的设计（从问题出发引导学生完善导图），在学生掌握一定的思维导图设计方法后，再引导其发散扩展、自行设计、添加删减导图等。

3.面向协作学习的思维导图教学应用

融合思维导图的可视化编程课程设计应该注重实践导向，让学生通过协作学习的方式，自主讨论、分析、解决问题，设计详细的程序设计思维导图，以实际操作来巩固和应用所学知识。在设计面向协作学习的思维导图教学应用时，首先，应设计合适的主题和任务。主题应该与可视化编程的概念和技巧相关，任务应该能够激发学生的思考和合作解决问题的能力。其次，合作学习是面向协作学习的核心。在教学过程中，教师可以组织学生进行小组合作，让他们一起设计、编辑、完善思维导图。通过合作，学生可以相互学习和借鉴，提高编程能力和团队合作能力。最后，提供及时的过程性与总结性反馈和评价。教师可以通过观察学生的思维导图和参与合作讨论，对他们进行及时的反馈和评价，帮助他们改进和提高。

融合思维导图的可视化编程课程设计案例

下面，笔者选取电子工业出版社出版的信息技术六年级下册中的“跳芭蕾的小女孩”一课为例，结合可视化编程平台的操作，以融合思维导图的形式进行教学设计。

1.确定教学目标，厘清教学思路

本课选用布鲁姆教育目标分类理论，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面进行教学设计，将三维教学目标与思维导图相结合（如图1）。思维导图可以按照层级和关系进行组织，使得整个教学目标的结构更加清晰明了。教师通过思维导图可以清晰地了解每个目标之间的关联，从而更好地组织教学内容和活动。

2.设计教学过程，明晰教学流程

融合思维导图的可视化编程课程教学过程有四个主要环节，每个环节可以细化为两个相应步骤，具体过程如图2所示。

3.创设情境，引入问题

教师通过询问学生的兴趣爱好导入主题，激发学生通过设计一个好玩有趣的小女孩跳芭蕾舞的小程序来学习循环等相关知识点。教师展示设计好的案例视频（一个来回跳动、切换不同造型的小女孩），在视频结束后教师抛出三个问题：①计算在程序运行过程中小女孩切换的造型数量，并思考如何切换造型；②思考使用什么积木模块可以使小女孩不停地旋转，如何设置小女孩触边反弹的效果。在此过程中，教师需要及时记录学生的问题和想法，引导学生进行自主探究。

4.自主探究，基础学习

首先通过分析问题，教师应分解教学任务，分层构建导图，教师先设置基础学习任务（如图3），即设置界面背景、角色造型、音乐。然后让学生进行动手实操。在完成该任务后，教师进行阶段性点评，并及时回答和解决学生的问题。

5.小组协作，进阶学习

教师在引导学生分析问题的同时，嵌入循环知识点的学习。教师可以根据学生的实际情况展示填空版本的进阶任务思维导图，或引导学生在小组协作中自行设计。具体的进阶任务思维导图如图4所示。在分好小组后，教师布置进阶任务，让学生梳理问题处理过程，并完成“切换造型”“循环”和“触壁反弹”三个任务脚本。在此过程中，对学生提出的“有限循环语句”和“无限循环语句”的区别与联系进行重点讲解。在实际操作完成后，鼓励小组之间互相展示和介绍设计流程与思路，以及最后的动态效果。

6.过程反馈，总结评价

在任务进行的过程中教师要随时对学生的疑问进行指导，在任务结束后要进行成果展示，并且通过教师评价（小组协作过程、学生个体及小组整体表现、最终成果的完善度、学习建议等）与学生评价相结合的方式进行总结。通过设计合理的教学评价维度（如图5），可以达到以评促学、以评促教的目的。

结束语

本文使用思维导图作为辅助学习的工具，基于其特点提出了融合思维导图的可视化编程课程设计策略，并结合课程进行教学设计。在教学中，教师应从可视化编程课程内容本身出发，将思维导图深度融入可视化编程具体的实践中，不断优化和完善课程设计，引导学生高效地完成学习活动。此外，教师还应注重课程实施过程中的师生互动、生生互动等环节，保证可视化编程教学的效果。

参考文献：

[1]谭静雯.思维导图在计算机编程思维教学中的应用研究[J].信息与电脑·理论版，2021，33（04）：217-220.

[2]蒋继征，杨思捷.思维导图在Scratch教学中的应用实例[J].中国信息技术教育，2020（11）：57-58.

[3]蔡荣华，高薇.基于可视化编程工具的计算思维培养探究[J].中国教育技术装备，2019（04）：74-76+79.

[4]连秋菊.应用思维导图优化Scratch编程教学的实践[J].信息与电脑·理论版，2020，32（08）：227-229.