以培養(yǎng)計算思維為導向的小學簡易圖形化編程工具教學研究

摘 要：簡易圖形化編程工具教學是培養(yǎng)小學生計算思維的重要手段，文章從培養(yǎng)小學生計算思維的角度構建了小學 簡易圖形化編程工具教學模型，在以培養(yǎng)計算思維為導向的小學簡易圖形化編程工具教學過程中，將教學步驟概括為：①創(chuàng)設情境，明確主題;②提供案例、閱讀導學單;③編寫大綱，設計畫面分鏡劇本;④繪制角色和背景;⑤搭建程序，制作作品;⑥測試與評價。在此基礎上，文章作者對其操作過程進行了詳細的闡述，以期為小學程序設計教學中計算思維的培養(yǎng)提供一定的參考。

關鍵詞：計算思維;簡易圖形化編程工具;小學生

中圖分類號：G623.58?文獻標識碼：A?文章編號：2095-624X（2021）01-0037-02

一、計算思維的概念

什么是計算思維？美國卡內基·梅隆大學周以真教授將計算思維定義為：計算思維是運用計算機科學的基本概念去求解問題、設計系統(tǒng)和理解人類的行為[1]。國內外當前對計算思維的理解基本上都來自周以真教授的定義，但是在計算思維實踐中又有一定的不同。ISTE（美國國際教育技術協(xié)會）和CSTA（美國計算機科學教師協(xié)會）在原始計算思維概念的基礎上，對中小學課堂中的計算思維進行了詳細的劃分，認為計算思維包含九大核心概念和能力，即數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表征、問題分解、抽象、算法與程序、自動化、模擬、并行化。

由于本研究的對象是小學生，因此筆者在計算思維實踐中將參考、借鑒 ISTE和CSTA關于計算思維的觀點。周以真教授認為計算思維的本質是抽象與自動化[2]。抽象是指計算思維是表達現(xiàn)實世界的基本手段，自動化是計算思維最根本的特性。在本研究中，筆者主要關注“問題分解”“抽象”“算法與程序”“自動化”這四個計算思維概念。

二、小學信息技術教育中的簡易圖形化編程工具教學

信息技術發(fā)展得很快，學生學習的技術在離開學校之前就可能已經過時。因此，關注技術背后的原理和思想，使學生掌握一種分析問題與解決問題的方法， 才能幫助他們更好地適應將來社會對人的需求。計算思維實際上是作為人都該具備的基本技能，它與傳統(tǒng)的讀、寫、算能力一樣，而不單屬于計算機科學家。

簡易圖形化編程工具是針對 8～16 歲孩子設計的一款積木式、圖形化編程工具。近年來，簡易圖形化編程工具軟件已經被很多教師引進中小學信息技術課堂。對于使用簡易圖形化編程工具的學生來說，該軟件的學習門檻非常低，他們不需要撰寫復雜的文字語言，只需要把一連串可視化的代碼塊進行組合，就可以創(chuàng)作有趣的游戲、動畫、故事等作品，有利于中小學生理解和創(chuàng)造。簡易圖形化編程工具不僅是編程工具，除此之外，它還提升了學生解決問題的能力。它還提供實時反饋，可以快速檢查邏輯正確與否?？梢暬慕Y構讓跟蹤程序流程變得更加方便，更有利于完善學生的思考方式。從本質上講，簡易圖形化編程工具拉近了大眾與計算機科學思維之間的距離。

三、以培養(yǎng)計算思維為導向的小學簡易圖形化編程工具教學模型

根據(jù)簡易圖形化編程工具的特點，同時考慮我國小學教學的實際情況，筆者構建了下圖的教學模型。在以培養(yǎng)計算思維為導向的小學簡易圖形化編程工具教學過程中，筆者將教學步驟概括為以下六步：第一步，創(chuàng)建貼近學生經驗的情境，明確主題;第二步，提供案例，閱讀導學單;第三步，編寫大綱，設計畫面分鏡劇本;第四步，繪制角色和背景;第五步，搭建程序，制作作品;第六步，測試與評價。其中 “編寫大綱”和“繪制分鏡”對應于計算思維中的“問題分解”;“繪制角色和背景”對應于計算思維中的“抽象”，學習單中的“行為框圖”同樣對應于計算思維中的“抽象”;“搭建程序”和“測試優(yōu)化”分別對應于計算思維中的“算法”與“自動化”。上述教學模型涉及計算思維的四大要素，以期能通過簡易圖形化編程工具教學達到對學生計算思維能力的培養(yǎng)。

四、以培養(yǎng)計算思維為導向的小學簡易圖形化編程工具教學案例

下面筆者將對該模型的操作過程進行詳細的闡述。

（一）創(chuàng)設情境，明確主題

在創(chuàng)作簡易圖形化編程工具作品之前，教師要創(chuàng)設一個貼近學生生活經驗和學習經驗的情境。這個情境是學生較為熟悉和理解的，或者是自己思考和想象的，以讓學生和已有知識進行聯(lián)系，引起學生學習興趣的同時，明確活動的主題。

（二）提供案例、閱讀導學單

在此環(huán)節(jié)，教師要給學生提供一個具有代表意義的作品制作案例作為學習資源以及與案例對應的學習單。教師在學習單上繪制“行為框圖”，全面分析和描述作品中有幾個角色，每個角色發(fā)生了哪些動作，相應用到了簡易圖形化編程工具中的哪些指令， 在過程中培養(yǎng)學生的“抽象”“分解”能力。同時，學生可以養(yǎng)成實時記錄學習情況的習慣。學生遇到問題時，可以通過查看記錄，嘗試自己解決問題。此外，考慮到學生能力水平的差異，教師可以引導學習能力強的學生幫助編程中遇到問題的學生，共同進步。

（三）編寫作品大綱，設置畫面分鏡

由于小學生的語言表達能力和寫字水平有限，因此，作品大綱主要體現(xiàn)作品情節(jié)。大綱完成后，學生要將作品中的每個情節(jié)和細節(jié)進行分解，通過圖畫繪制和簡單的文字描述來表現(xiàn)每個畫面鏡頭的動畫效果，畫面中繪制的角色和背景盡量清楚詳細，包括動作、表情、位置等，方便之后在簡易圖形化編程軟件中進行制作，以上過程鍛煉了學生的“分解”能力。

（四）繪制角色和背景

作品中的角色設計能夠決定角色的表現(xiàn)力和價值。作品中的角色可以是人，也可以是動物，還可以是機器，甚至可以是想象出來的神或者怪物。他們在性格、肢體語言、表情、外形特征等方面不盡相同。因此，完成分鏡劇本后，需要學生將紙質繪制的角色造型通過簡易圖形化編程工具在電腦中繪制出來，這一過程鍛煉了學生的“抽象”能力，促使學生學會用計算機識別圖像的方式繪制角色和背景，并設計不同的造型。

（五）搭建程序，制作作品

在簡易圖形化編程軟件中繪制完成分鏡劇本上設計好的角色與背景之后，學生需要按照劇本上的畫面要求制作作品，教師可以通過繪制流程圖的方式幫助他們理解角色及其在舞臺發(fā)生的動作，讓學生學會將文字描述的角色動作轉換成程序語言，鍛煉學生的“算法”能力。

（六）測試和評價

作品制作的過程中，出現(xiàn)問題是避免不了的，這就需要學生反復測試，尋找有效解決方案，靈活地使用程序指令，教師適當?shù)匾龑W生獨立思考、互相幫助，又或者學生請教教師，這一過程不斷鍛煉學生的“算法”能力。作品完成之后，學生提交作品，并進行現(xiàn)場匯報，學生進行互評和自評，教師最終進行評價總結，并啟發(fā)學生去修改、完善作品。最終作品作為學生期末考核的一部分，此外，教師還可以通過筆試的考核形式，又或者給予一個簡單的情境操作題，讓學生按要求完成，然后，教師查看完成度。

結語

筆者利用上述模型進行了為期一年的教學實踐，實踐證明，以培養(yǎng)計算思維為導向的小學簡易圖形化編程工具教學模型是可行的。但是由于每個學生知識基礎、學習能力程度不同，導致學生運用簡易圖形化編程工具 來創(chuàng)作作品的實際操作情況有較大差異，課堂上要盡量照顧到他們的水平差異，有針對性地進行分層教學。此外，筆者認為計算思維是一個長期培養(yǎng)的過程，不是幾節(jié)課就可以形成的。計算思維更不是簡易圖形化編程工具教學模塊中特有的，它廣泛滲透于整個信息技術學科教學中。作為一線信息技術教師，我們要致力學生計算思維的培養(yǎng)，要善于發(fā)現(xiàn)信息技術課程中的計算思維，設計出能培養(yǎng)學生計算思維的課堂活動。以培養(yǎng)計算思維為導向的信息技術教學，應該拒絕重復記憶、機械應用，應該在學生掌握“雙基”的基礎上，引導學生用信息技術學科思維去分析問題、解決問題，從而為學生在信息化社會中更好地生存、創(chuàng)新、發(fā)展護航。

[參考文獻]

[1]WING，JEANNETTE M.Computational Thinking[J].Communications of the ACM，2006（3）.

[2]王榮良.計算思維教育實施過程中的冷思考[J].中國信息技術教育，2017（18）.

作者簡介：吉彩霞（1984— ），女，江蘇響水人，一級教師，研究方向：小學信息技術教學。