基于計(jì)算思維的游戲化教學(xué)模式在小學(xué)Scratch課程中的研究與構(gòu)建

王彩云

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的使用越來越廣泛，因此對(duì)于今天的我們來說，計(jì)算機(jī)思維是我們每個(gè)人都需要具備的技能之一。時(shí)至今日，Scratch軟件已成為培養(yǎng)中國(guó)中小學(xué)生計(jì)算機(jī)思維能力的一種廣泛使用的工具，也是創(chuàng)客教育過程中的重要編程工具。Scratch軟件教育中固有的“創(chuàng)建和共享”方法也充分體現(xiàn)了“創(chuàng)客”精神，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)創(chuàng)造性思維至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;游戲化教學(xué)模式;小學(xué)Scratch課程

計(jì)算思維是指通過計(jì)算機(jī)思維去解決現(xiàn)實(shí)問題，這一概念一經(jīng)提出就得到了人們的重視。所以這個(gè)概念提出來后受到了大力追捧，現(xiàn)在中國(guó)的許多中小學(xué)都受到計(jì)算思維的影響，正在如火如荼地開展創(chuàng)客教育。這些教育的主要目的是培養(yǎng)好奇心和創(chuàng)造力。這種教育的教學(xué)理念是“開放創(chuàng)新，探究經(jīng)驗(yàn)”。與傳統(tǒng)的教育模式相比，基于這種教育模式下培養(yǎng)的人才能力將更加全面，并且具有豐富的思維和創(chuàng)造力。因此，在我國(guó)的中小學(xué)開展 Scratch編程教學(xué)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，還可以培養(yǎng)他們的思維邏輯，拓寬視野，在未來的發(fā)展中具有重要的積極作用。

一、編程課程教學(xué)現(xiàn)狀

在基礎(chǔ)信息技術(shù)學(xué)科中，教授編程課程是學(xué)生理解和改善計(jì)算機(jī)思維的重要途徑。一些專家、學(xué)者一致認(rèn)為，計(jì)算思維是“澄清問題和提出解決方案的過程”。在信息時(shí)代，培養(yǎng)計(jì)算思維、技能以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是每個(gè)人都必須具備的基本技能之一。提倡從頭開始進(jìn)行可視化編程教育，筆者發(fā)現(xiàn)，即使在與其他教師進(jìn)行研究和溝通之后，仍然存在一些問題：第一，各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)獨(dú)立。基礎(chǔ)型Scratch教材都采取基于知識(shí)點(diǎn)的方式設(shè)計(jì)教材內(nèi)容，游戲化、趣味性的教學(xué)資源隨章節(jié)內(nèi)容獨(dú)立，沒有延續(xù)性。這種將學(xué)生的編程知識(shí)注入學(xué)生的課本編輯方法，側(cè)重于知識(shí)注入，而忽視學(xué)生發(fā)現(xiàn)和分析問題的能力，很容易對(duì)學(xué)習(xí)失去興趣。第二，教學(xué)方法單一。受教科書影響的大多數(shù)教師使用基于講授和任務(wù)導(dǎo)向的教學(xué)方法。學(xué)生可以快速地將他們的知識(shí)運(yùn)用到工作中，但這無助于結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，與同伴合作以及獨(dú)立探索最佳解決方案，促進(jìn)使用計(jì)算機(jī)邏輯解決實(shí)際問題。第三，課后輔導(dǎo)和溝通不足。每周只有一堂課很難讓學(xué)生掌握相關(guān)的知識(shí)和技能，并且沒有相應(yīng)的在線交流平臺(tái)可以在課后練習(xí)和探索計(jì)算機(jī)思維，導(dǎo)致后續(xù)教學(xué)很難開展。同時(shí)，一成不變的課堂將帶來一系列的學(xué)科管理問題。

二、基于計(jì)算思維的Scratch游戲化教學(xué)案例

通過對(duì)計(jì)算思維的分析，本章我們分析典型的基于Scratch游戲的訓(xùn)練案例“猴子摘香蕉”，通過這個(gè)案例來說明基于游戲的訓(xùn)練模型的操作過程。

游戲說明：香蕉從舞臺(tái)的頂部隨機(jī)掉下，猴子在地面上來回走動(dòng)撿起香蕉。

（1）步驟1：解決問題

猴子摘香蕉游戲存在以下問題：①香蕉怎么可以確保是隨機(jī)掉下來的;②猴子如何在下面來回走動(dòng);③猴子拿起香蕉后會(huì)發(fā)生什么。

（2）步驟2：角色分析

從頭開始設(shè)計(jì)游戲的過程是基于角色的。游戲中有許多角色，學(xué)生必須分析每個(gè)角色的行為以揭示自身的抽象和分析能力。同時(shí)，在角色分析過程中，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于典型的數(shù)據(jù)抽象。

（3）步驟3：繪制流程圖

經(jīng)過角色分析之后，學(xué)生將對(duì)角色分析中的關(guān)鍵角色行為和數(shù)據(jù)流分析有基本的了解。游戲進(jìn)行中的流程結(jié)構(gòu)圖（基本部分）如下圖所示。

（4）步驟4：建立程序

從頭開始構(gòu)建Scratch積木式的構(gòu)建程序既簡(jiǎn)單又方便。在第三步的流程圖中，實(shí)際上有一個(gè)暫存程序的原型。設(shè)計(jì)流程圖后，可以根據(jù)流程圖選擇要構(gòu)建的相應(yīng)模塊。

（5）步驟5：測(cè)試與調(diào)試

①確保香蕉不會(huì)同時(shí)脫落。在測(cè)試過程中，所有香蕉（重復(fù)的或重復(fù)的）同時(shí)下降，因此我隨機(jī)等待0～2秒，然后再顯示香蕉。

②敏感反應(yīng)

基于游戲過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)通過鍵盤不能準(zhǔn)確地保證猴子走動(dòng)和撿香蕉的速度，因此改用鼠標(biāo)進(jìn)行控制。

（6）步驟6：升級(jí)

①上傳到Scratch社區(qū)中，Scratch官方社區(qū)和一些Scratch本地網(wǎng)站提供在線上傳和在線編輯等功能。在網(wǎng)站上，學(xué)生可以與世界各地的學(xué)習(xí)者分享他們自己的Scratch游戲。

②再創(chuàng)造

Scratch社區(qū)網(wǎng)站提供了“重塑”的便利，學(xué)生可以根據(jù)他人設(shè)計(jì)的程序添加和增強(qiáng)自己的想法，這實(shí)際上是相對(duì)較高的思維水平。這是一個(gè)培訓(xùn)學(xué)生計(jì)算機(jī)思維技能的好平臺(tái)，因?yàn)樗麄冃枰薷暮透倪M(jìn)，前提是他們了解他人的所作所為和邏輯結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)論

計(jì)算機(jī)思維訓(xùn)練的Scratch編程教學(xué)模型應(yīng)不斷融入小學(xué)教育中。在培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算機(jī)思維的同時(shí)，必須不斷加強(qiáng)人工智能概念的推廣和普及。在信息爆炸的時(shí)代，小學(xué)生可以發(fā)展自身的計(jì)算機(jī)思維能力，并可以得到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的幫助。借助我們的Scratch編程軟件以及編程語(yǔ)言游戲化的教學(xué)方式，小學(xué)生可以盡快學(xué)習(xí)人工智能。隨著我們進(jìn)入人工智能時(shí)代，它在兒童成長(zhǎng)中起著重要作用。

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