策劃和推行計算思維-編程教育

(1)

佐敦谷聖若瑟天主教小學

洪美華校長郭嘉豪老師 2020 年 1 月 8 日

Planning and Implementation of Computational Thinking

策劃和推行計算思維-編程教育

(2)

佐敦谷聖若瑟天主教小學學校背景

- 天主教香港教區津貼小學

- 2009年開校(剛入10週年, 邁向11週年) - 24班的校舍

2

- Wifi 100

-第七年開展電子學習 - 全校共12班電子書包班

【 P4-6 採用自攜電子設備

（ BYOD, Bring Your Own Device）】

- EDB資訊科技教育卓越中心

(CoE) (2016-2019)

(3)

「計算思維代表一個普遍適用的態度和技能，不僅僅是計算機科學家，任何人都將渴望學習和使用。」

It represents a universally applicable attitude and skill set everyone, not just computer scientists, would be eager to learn and use.

甚麼是計算思維？

Computational Thinking／ Jeannette M. Wing, Communicatoins of the ACM, March, 2006, Vol.49, No.3

目的並非在訓練及培養電腦程序編寫員，而是讓學生

得到實作經驗及建立解難的信心，持續透過協作及重

覆的測試來解決問題

(4)

• 問題拆解 (Decomposition)

• 尋找規則 (Pattern Recognition)

• 抽象化 (Abstraction)

• 演算法 (Algorithm)

計算思維 4 個元素

4

(5)

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

(6)

6

財務資

-- 人力資源

^校長

副校長課程主任

資訊科技主任(STEAM統籌) 電子學習主任電腦科科主席(CT統籌)

機械人製作

數據處理

多媒體

TSS

ITTA 專才老師/助理

(7)

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～安排各平台戶口

～技術支援的安排

～向各科組諮詢財務的

～制定周年財政預算需要

D1 資訊科技小組

D1 財務組

(8)

8

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

~協助校⾧訂定三年及周年關注事項

~領導/統籌各小組，推展周年關注事項

~推行跨科學習，協調各科組課程發展

~統籌各科課程(觀課)

~安排教師培訓

~參與校外培訓

~安排共同備課及同儕觀課

(9)

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～推展STEAM課程

～與課程主任協商課程

～安排教師培訓安排

～參與校外培訓(提供意見)

(10)

10

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～推展校本電子課程

～與課程主任協商課程安排

～安排教師培訓

～參與校外培訓(提供意見)

(11)

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～推展電腦科課程

～由電腦科科主席制訂「編程大綱」

~「編程課程」加入「計算思維」元素

～與課程主任協商課程安排

～教學設計及評估安排

～安排本校老師觀課

~配合跨科發展，在其他科目加入

「計算思維」元素

(12)

12

(13)

課程規劃

-課程安排

--正規課程

*每星期一節電腦科（每節35分鐘）

*P4推行校本STEAM課程

每星期雙連堂(常識科/電腦科/STEAM課程)

*STEAM日（P1至6）

--非正規課程

*每星期一節聯課活動（科創小先鋒、機械人製作...）

*後課拔尖（衞星課程）

(14)

14

We Create A Better Quality of

Future Life ^{結合常識科內容} (家居產品、⾧者生活)

科技 (編程技巧，簡單電路板)

設計思維 (Design Thinking) 同理心➝定義問題➝表達➝

製作產品原型➝測試

㇐人㇐發明

(由㇐班㇐發明開始，

建立學校創意設計的氛圍)

以跨學科學習為本

(結合常識、電腦、語文及數學)

(15)

常識電腦

We Create A Better Quality of Future Life

知識及情意的輸入

思維工具的學習

Example: 常識課題

認識香港的醫療及社會福利

Example:

設計思維 (Design Thinking)

組織圖 (Graphic Organizer)

平板電腦應用程式 Google Suite for Ed 資訊素養搜尋資料技巧,知識產權

編程工具及計算思維概念 Unplugged activity

Micro:bit

(16)

16

課節安排：

課室安排：

抽出㇐節常識課及電腦課作為STEAM課(必為連堂) 4A及4C

4B及4D 為同㇐時段方便同時大班上課

教師人手安排：

四年級常識及電腦科為同㇐

位老師

(17)

課程規劃

*P4推行校本 STEAM課程

每星期雙連堂 (常識科/電腦科/

STEAM課程)

彈性課時

(18)

Mitchel Resnick (

Scratch 創辦人 )

18

(19)

教師專業培訓

_全校老師

Hour of Code

全校老師

到深圳參觀交流

(20)

教師專業培訓

20

14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20

香港教育大學(教師五星期進修)

V 電子學習

課程

V 電子學習

課程

V 電子學習課程

(中英數)

V 電子學習課程

(中英數) / CODING

V 電子學習

課程 (中英數)

V 電子學習

課程 (中英數)/

STEM/

CODING

校內培訓及交流 ^V

課程會議中進修後／

教學分享

V Hour of code

（全體老師）

／課程會議中進修後／

教學分享

V 課程會議中

進修後／

教學分享

V

到深圳參觀交流 (全體老師）／

教學分享

V 學與教博覽會

2019 (全體老師）／

教學分享

HKT education(STEM教育種籽老師計劃)

v

香港大學 LET’S CODE 編程研究

v v v

共同備課 ^V

電子學習課程

V 電子學習

課程

V 電子學習

課程

V 電子學習

課程

V STEAM課程/

CODING

同儕觀課 ^V

電子學習課程

V 電子學習

課程

V 電子學習

課程

V 電子學習

課程

V STEAM課程/

CODING

(21)

教師專業培訓

領導層

－課程主任

－電子學習主任

培訓的安排

－STEAM統籌主任

－常識科科主席

－電腦科科主席及老師

－中英數科主席及種籽老師

課程會議進修後分享

分科(中英數常電）會議進修後分享

科本發展

－共同備課－教學設計

－試教－同儕觀課－修訂－

再同儕觀課－修訂

－於科本中落實觀

課重點

(22)

背景資料

教育局2017年11月計算思維─編程教育小學課程補充文件

由2018/19 學年

四至六年級逐步落實

22

(23)

背景資料

目的並非訓練及培養電

腦程序編寫員，而是讓

學生得到實作經驗及建

立解難的信心，持續透

過協作及重覆的測試來

解決問題。

(24)

以往：

簡單的工具操作 →

單純模仿 →

重新定義資訊科技教學方式

現在：

思維和解難訓練重用、修改、整合

24

(25)

“ ^{計算思維四大能力：} -問題拆解(Decomposition)

-尋找規律(Pattern Recognition) -規劃與抽象化(Abstraction)

-設計演算法 (Algorithm)

(26)

問題拆解

(Decomposition)

將複雜的問題逐一拆細

如何將整個任務劃分不同部份

1

(27)

尋找規律

(Pattern Recognition)

透過觀察，找出部分之間的異同從而做出適當的預測

2

(28)

規劃與抽象化 (Abstraction)

找出導致此模式的原則及有關定律列出重點，忽略其他

3

(29)

設計演算法 (Algorithm)

簡單設計規則及步驟來解決同類問題運用模仿、重用、修改、整合的方法

4

(30)

透過學習編程訓練計算思維

知識：

-序列 -平衡 -循環 -運算子 -條件 -變數 -事件 -子程式 -數據操作

技能：

-拆解問題 -除錯 -設計算法 -重用 -尋找規律 -測試 -抽象化

-資訊素養

態度：

-協合及創新精神 -接受解難挑戰 -數碼充權

-關懷社區人士 -願意與人分享

30

(31)

課時安排（學習編程）

(32)

32

(33)

自學

(34)

34

自學

跨科

(35)

自學

跨科

Flipped

(36)

36

自學

跨科

Flipped

(37)

(38)

P.1 Unplugged 不插電編程

38

透過 Bee-bot 啟蒙初小學生將來在計算思維和編程的學習

學習知識：序列(sequence)

利用Bee-bot上、下、左、右的實體按鍵，操作

小Bee-bot依次序及一步接一步逃出迷宮或到

達指定目的地。

(39)

P.2 ScratchJr

ScratchJr 是用積木塊進行編程指令

較適合未能掌握打字能力的初小學生

學習知識：序列(sequence)

操作角色依次序上、下、左、右移動，創作角色一個接一個「對話」。

(40)

P.2 ScratchJr

40

ScratchJr 是用積木塊進行編程指令

較適合未能掌握打字能力的初小學生

學習知識：循環/迴圈(loop) 利用「重複」指令使角色重覆 3次，簡化角色的程式內容

利用「重複無限次」指令讓角

色不斷重複

(41)

P.2 ScratchJr

ScratchJr 是用積木塊進行編程指令

較適合未能掌握打字能力的初小學生

學習知識：事件（events）

當仙女角色被貓貓角色觸碰，

會做出指定動作（如放大）

(42)

P.3 Scratch 3.0

42

程式概念完整

淺顯易懂的圖像化程式語言

學習知識：序列

（Sequence）

控制角色移動的次序

學習知識：循環

（Loop）

學習知識：事件

（Events）

當觸發某項條件時，會做相應動作

學習知識：條件

（Conditional）

如時間值= 0 ，遊戲會結束

學習知識：重複使用與混合

修改程式作延伸活動

學習知識：抽象簡化和模組化

懂得畫出簡單流程圖在設計程式時作輔助

運用「重複」指令，繪畫正方形、

長方形、三角形

(43)

P.4 micro:bit

認識各種感應器

配合編程將設計在 micro:bit 運行

（Sequence）

控制圖案與文字出現的次序

（Loop）

學習知識：事件

（Events）

當觸碰按鈕A時，

會顯示圖案

學習知識：資料

（Datal）

運用變數以便儲存及修改數據

學習知識：運學子(Operators)

當光線感應值小於100 會作不同應的變化

運用「重複」指令不斷顯示訊息

(44)

P.5 mbot

44

將編程融合機械運作並認識不同的電子零件

（Sequence）

控制mbot 向前行，再向右再前行

（Loop）

（Conditional）

當超聲波值少於 15，mbot會停並向後再轉行

（Datal）

運用變數以便儲存及修改數據

運用超聲波距離值數據

運用「重複」指令使mb ot 不停轉動

(45)

P.6 App Inventor 2

將編程融合現實生活中並嘗試解決問題認識 UI 外觀和功能

（Sequence）

先顯示問題，再輸入答案，最後核對並輸出結果

學習知識：定義程序

（Conditional）

如能成功擊中目標，就可獲得分數

（Datal）

如能成功擊中目標，就可獲得分數

輸入數值 = 估計數值

學習知識：使用綜合開發環境

包括編程工具及圖形用戶界面定義「得分」程

序，簡化程式設計

(46)

教學設計分享一

46

(47)

教學設計分享一

▸ 先玩（先讓同學體驗遊戲）

▸ 於開始時花數分鐘進行遊戲

▸ 可用最原如的方法，讓同學隨意猜

▸ 或用類同的程式

(48)

教學設計分享一

▸ 先玩（先讓同學體驗遊戲）

▸ 後教（再讓同學思考並討論有甚麼元素在遊戲內）

▸ 有甚麼變數？有多少個變數方塊？

48

(49)

教學設計分享一

▸ 先玩（先讓同學體驗遊戲）

▸ 後教（再讓同學思考並討論有甚麼元素在遊戲內）

▸ 開始動手編程

▸ If...then….else, repeat until, operators

(50)

教學設計分享一

▸ 先玩（先讓同學體驗遊戲）

▸ 後教（再讓同學思考並討論有甚麼元素在遊戲內）

▸ 開始動手編程（3人一組，強帶弱）

50

(51)

教學設計分享一

▸ 先玩（先讓同學體驗遊戲）

▸ 後教（再讓同學思考並討論有甚麼元素在遊戲內）

▸ 開始動手編程（3人一組，強帶弱）

▸ 進階：讓同學自行創作其他關卡（限時？限次數？）

讓同學加聲音（讓聾人都可以玩）

讓同學加入範圍（估數的範圍）

(52)

教學設計分享二（跨科協合）

▸ 與音樂科協合的 Scratch 作曲活動

▸ 情境：

收到音樂賀咭，開打時

播放着音樂及有閃燈效果

52

(53)

教學目標

▸ 引導學生思考賀卡播放音樂的及閃燈的過程

▸ 對播放的音樂中的樂句結構及閃燈模式進行分析

▸ 嘗試了解模組化程式設計與程式流程的概念

▸ 鼓勵學生自行創作音樂，創作獨一無異的生日歌

▸ 透過重複樂句的辨識與樂曲建構，讓學生體驗問題拆解、

尋找規律、模型化與抽象化等計算思維歷程

▸ 學習處理複雜任務，解決問題

(54)

計算思維 4 個元素

▸ 問題拆解 (Decomposition): 解析播放樂句及閃燈

▸ 尋找規則 (Pattern Recognition): 從樂曲 / 閃燈的規律性中尋找規則

▸ 抽象化 (Abstraction): 以數值記錄樂曲「高音」、「低音」

與節拍資料及以數值記錄閃燈的時間

▸ 演算法 (Algorithm): 運用模組化程式設計完成樂曲及閃燈

54

(55)

學生表現

▸ 透過計算思維解決問題的能力

▸ 合作共創

▸ 溝通表達

▸ 創科態度

(56)

教學流程

▸ 引發動機：取出實物播放及展示

▸ 通過提問：為甚麼會...

▸ 討論：樂句及閃燈結構分析

▸ 程式概念說明

▸ 程式創作、除錯與分析

▸ 展示學生作品（自評、互評）

56

(57)

關懷社區（長幼樂AR）

(58)

不插電的資訊科學

二進制

●●●●●●●●●●

錯誤的發現與修正

●●●●●●●●●●

排序演算法

●●●●●●●●●●

58

(59)

最後但同樣重要的是...

流程圖

▸ 讓同學更清楚地掌握程式的運作流程

▸ 對程式的邏輯思考架構有更深刻的瞭解

▸ 對複雜的演算法結構，方便進行除錯

(60)

最後但同樣重要的是...

流程圖

60

(61)

學生成就及表現（展覽成果）

海洋公園 2019 STEAM 嘉年華

香港書展2019

中小學 STEM 創科展覽

DesignInspire 2019

創意設計博覽

(62)

學生成就及表現(2018/19)

▸ 政府資訊科技總監辦公室 HKICT Award 2019

2019 香港資訊及通訊科技獎「學生創新獎優異証書」

▸ EDB 智慧城市專題研習計劃「優秀智慧城市專題研習獎」

▸ 教育大學校際 STEM 智能產品創作大賽 2019 「 STEM 大獎」

▸ 城市大學全港小學生運算思維比賽 2019 「最佳團隊協作獎」

▸ 理工大學全港創新科技設計大賽「最佳科技應用獎」

▸ 嶺南大學青少年 STEAM 國際創客挑戰賽「最佳表現獎」

62

(63)

未來動向

2019年12月

STEAM FLOOR 工程

2020年1月

Bett Show 2020

2020年3月

STEAM FLOOR 開幕

2020年5月

引入遊戲設計師課程

(64)

未來動向

64

2019年12月

STEAM FLOOR 工程

2020年1月

Bett Show 2020

2020年3月

STEAM FLOOR 開幕

2020年5月

引入遊戲設計師課程

THINKING MAKING PLAYING

從課程

(65)

策劃和推行計算思維-編程教育

佐敦谷聖若瑟天主教小學

洪美華校長 郭嘉豪老師 2020 年 1 月 8 日

Planning and Implementation of Computational Thinking

策劃和推行計算思維-編程教育

佐敦谷聖若瑟天主教小學 學校背景

- 天主教香港教區津貼小學

- 2009年開校(剛入10週年, 邁向11週年) - 24班的校舍

- Wifi 100

-第七年開展電子學習 - 全校共12班電子書包班

【 P4-6 採用自攜電子設備

（ BYOD, Bring Your Own Device）】

- EDB資訊科技教育卓越中心

(CoE) (2016-2019)

「計算思維代表一個普遍適用的態度和技能，不僅 僅是計算機科學家，任何人都將渴望學習和使用。」

It represents a universally applicable attitude and skill set everyone, not just computer scientists, would be eager to learn and use.

甚麼是計算思維？

Computational Thinking／ Jeannette M. Wing, Communicatoins of the ACM, March, 2006, Vol.49, No.3

目的並非在訓練及培養電腦程序編寫員，而是讓學生

得到實作經驗及建立解難的信心，持續透過協作及重

覆的測試來解決問題

• 問題拆解 (Decomposition)

• 尋找規則 (Pattern Recognition)

• 抽象化 (Abstraction)

• 演算法 (Algorithm)

計算思維 4 個元素

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組 電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

財務資

-- 人力資源

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組 電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～安排各平台戶口

～技術支援的安排

～向各科組諮詢財務的

～制定周年財政預算 需要

D1 財務組

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組 電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

~協助校⾧訂定三年及周年關注事項

~領導/統籌各小組，推展周年關注事項

~推行跨科學習，協調各科組課程發展

~統籌各科課程(觀課)

~安排教師培訓

~參與校外培訓

~安排共同備課及同儕觀課

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組 電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～推展STEAM課程

～與課程主任協商課程

～安排教師培訓 安排

～參與校外培訓(提供意見)

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組 電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～推展校本電子課程

～與課程主任協商課程安排

～安排教師培訓

～參與校外培訓(提供意見)

財務資 -- 行政架構

電腦科老師 STEAM小組 電子學習小組

D2 課程發展組 D1 資訊科技小組

D1 財務組

～推展電腦科課程

～由電腦科科主席制訂「編程大綱」

~「編程課程」加入「計算思維」元素

～與課程主任協商課程安排

～教學設計及評估安排

～安排本校老師觀課

~配合跨科發展，在其他科目加入

「計算思維」元素

洪美華校長郭嘉豪老師 2020 年 1 月 8 日

佐敦谷聖若瑟天主教小學學校背景

「計算思維代表一個普遍適用的態度和技能，不僅僅是計算機科學家，任何人都將渴望學習和使用。」

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

～制定周年財政預算需要

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

～安排教師培訓安排

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

電腦科老師 STEAM小組電子學習小組

Future Life ^{結合常識科內容} (家居產品、⾧者生活)

(結合常識、電腦、語文及數學)

常識電腦

認識香港的醫療及社會福利

平板電腦應用程式 Google Suite for Ed 資訊素養搜尋資料技巧,知識產權

抽出㇐節常識課及電腦課作為STEAM課(必為連堂) 4A及4C

教育局2017年11月計算思維─編程教育小學課程補充文件

學生得到實作經驗及建

思維和解難訓練重用、修改、整合

“ ^{計算思維四大能力：} -問題拆解(Decomposition)