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用画程软件颠覆传统编程教学 伍先军 一、中小学编程教学的历史与现状：程序教学1.0 与2.0 纵览我国中小学程序设计教学近 40年历史，大致可分为两个阶段。 程序教学 1.0（1980-2003） 传统的编程教学，大致是从上世纪 80 年代初 起步，到2003年课改之前，教材常常就是某种计算机高级语言（主要是 BASIC 及 Visual BASIC）的说明书，教学以语言语法为核心，这种做法是从大学传导 而来，适合理解能力较强、有大块自由时间消化、肯主动钻研的大学生，但不 适合知识面较窄、几乎无自由时间可支配、自我约束能力较弱、学习课时极少、 学习动力不足的中小学生。 图 1 程序教学 1.0 示意图 主要问题是：教学内容及方式离中小学生太远，不符合中小学生学情。 程序教学2.0A(信息技术课程)(2004-2017) 从2004年课改启动至2017年 课标再修订，在“程序设计”前面增加了“算法”，教学以“解决问题”为目 的。在教学实践中暴露出诸多问题：一是“算法”与“程序设计”常常脱节— —先讲算法？容易纸上谈兵，空洞说教，或者讲清楚了算法，却没时间编程实 现；先讲程序设计，算法就显得多余甚至是累赘。二是“程序设计”本来概念 1 就多而且难懂，现在引入“算法”后，又新增了许多内容。三是由于课时少， 上机时间不足，学生编写代码、调试程序经常出错，往往无法得到及时解决， 难以形成知识积累和意义建构，致使每节课都几乎是零起点，久而久之，学生 对程序设计产生恐惧甚至厌恶。 图 2 程序教学 2.0A示意图 主要问题是：虽然引入了“算法”作为学习支架，但没有打通“算法”与 “程序”之间的内在通道，导致“算法”与“程序”二元孤立，“穿新鞋走老 路”！教学重心虽有所下移，但教学环节增多且内容断裂。 程序教学 2.0B(高中数学课程)(2004-2017) 这一轮课改在高中数学必修 3 中引入了“算法”。然而，“纸上谈兵”几乎是普遍现象。一是许多数学教师 的算法水平和实现能力偏低，只会“纸上谈兵”。二是“固化”“机械”的高 考题型助长了教师的“纸上谈兵”。三是算法教学存在两大结构性障碍，让师 生难以逾越，不得不止步于“纸上谈兵”：⑴分析问题时，在用自然语言表示 解题步骤之后，怎么画出程序框图？无论用纸笔、粉笔还是用 WORD、VISIO 等 软件画程序框图，都费时费力！⑵好不容易画出程序框图后，再怎么转化为程 序？由于先学程序框图，学生还不会写代码，因此无力写出代码验证算法。如 果先学算法语句，学会编写程序代码，则又淡化了算法思想的主导作用，违背 2 了高中数学算法教学的初衷：重在理解算法思想，不要上成程序设计课，这就 形成了算法思想与程序实现之间的结构性矛盾：从逻辑上讲，先有算法思想， 再编程实现；但从技术上讲，先要编写程序，才能承载算法——这样就陷入了 类似于先有“鸡”还是先有“蛋”的“怪圈”。 图 3 程序教学 2.0B示意图 主要问题：虽然引入了流程图（静态流程图），但与“程序”仍无法打通， 只能纸上谈兵，倒在了算法被实证的“最后一公里”。 二、画程软件以流程图为媒介，打通了从“算法”到“程序”的通道 算法的本质是抽象与自动化。人脑产生算法。算法，常使用自然语言、形 式化语言（如伪代码）、图符系统（如流程图）等方式来外显表达，但最终要 落实在能够由机器自动化执行上。自然语言是人的语言，有时候会有歧义，不 够精确，机器也不懂（随着人工智能的发展，将会有改善）；伪代码是意在跨 越