以Scratch為本展計(jì)算思維之魂

楊海洲

計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，而Scratch軟件是一款可以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的編程軟件。Scratch軟件將指令模塊化，學(xué)生在操作時(shí)以拖動(dòng)積木塊代替敲代碼，可以避開(kāi)繁雜的代碼輸入和調(diào)試，在提高學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，能將更多精力放在問(wèn)題求解上，更好地訓(xùn)練計(jì)算思維。

但受傳統(tǒng)應(yīng)用軟件教學(xué)的影響，不少教師在進(jìn)行Scratch編程教學(xué)時(shí)重模仿輕分析、重技術(shù)輕思維，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中只是將教材代碼“搬運(yùn)”或“模仿”到電腦中，對(duì)程序設(shè)計(jì)所體現(xiàn)的計(jì)算思維并不了解，計(jì)算思維的培養(yǎng)更是無(wú)從談起。我以青島版小學(xué)五年級(jí)信息技術(shù)教材中《聲控小貓》一課的教學(xué)為例，就如何在Scratch編程課中滲透計(jì)算思維訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力與大家一起探討。

一、分析現(xiàn)象，確定模型

根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容與教學(xué)目標(biāo)，教師可以以學(xué)生熟悉且感興趣的場(chǎng)景為素材，用視頻、圖片或文字等呈現(xiàn)這一場(chǎng)景，然后通過(guò)逐步引導(dǎo)、層層設(shè)問(wèn)讓學(xué)生慢慢接近問(wèn)題的核心，完成由生活中的現(xiàn)象到計(jì)算機(jī)能夠處理的問(wèn)題模型的轉(zhuǎn)變。在這個(gè)過(guò)程中，教師可以借助思維導(dǎo)圖將思維形象化，讓學(xué)生更直觀地了解現(xiàn)實(shí)生活與計(jì)算機(jī)程序的聯(lián)系，掌握將無(wú)形思維轉(zhuǎn)化成有效導(dǎo)圖的方法。

在本教學(xué)案例中，我用學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的蹦床運(yùn)動(dòng)視頻導(dǎo)入。在觀看視頻前，我提出要求：觀察視頻中運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是怎樣的，學(xué)生在觀看時(shí)很容易發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員先起跳，然后在空中翻滾，最后落到蹦床上，如此重復(fù)……接著，我發(fā)問(wèn)：“如果用Scratch程序?qū)⑦@個(gè)過(guò)程描述出來(lái)，那么角色是誰(shuí)？背景又是什么？本節(jié)課的標(biāo)題是‘聲控小貓，你覺(jué)得應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)聲控效果？能用聲音控制小貓的哪些屬性？”學(xué)生經(jīng)過(guò)討論后確定：角色為小貓，舞臺(tái)背景為蹦床，可以通過(guò)麥克風(fēng)結(jié)合“響度”積木控制小貓的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、大小、形狀、顏色等屬性。

二、分解問(wèn)題，理順?biāo)悸?/p>

有時(shí)一個(gè)問(wèn)題中的角色非常多，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)理順各個(gè)角色的變化過(guò)程以及各角色之間的邏輯關(guān)系，這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生化整為零，將大問(wèn)題分解成一個(gè)個(gè)小問(wèn)題來(lái)理順關(guān)系，將復(fù)雜的任務(wù)變成簡(jiǎn)單的小任務(wù)，逐一擊破。在分解任務(wù)時(shí)，可以按操作步驟分解，也可以按角色設(shè)計(jì)分解，結(jié)果可以用思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)，也可以用WH表格呈現(xiàn)。

在本教學(xué)案例中，我引導(dǎo)學(xué)生對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，用WH表格來(lái)呈現(xiàn)。

三、轉(zhuǎn)換語(yǔ)言，訓(xùn)練思維

學(xué)生在自然語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之間建立起橋梁后，就要讓學(xué)生將自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師可以借助流程圖引導(dǎo)學(xué)生對(duì)過(guò)程進(jìn)行整體認(rèn)知，并找出解決問(wèn)題所需要的程序模塊。

這個(gè)過(guò)程是編程課的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的關(guān)鍵所在。要想讓學(xué)生有深度思維，就要讓學(xué)生進(jìn)行有深度的活動(dòng)，可以充分發(fā)揮小組合作的力量，讓學(xué)生在共同問(wèn)題的引導(dǎo)下，通過(guò)與小組成員交流和分享、合作與啟發(fā)使問(wèn)題分析不斷深入，同時(shí)吸取他人的創(chuàng)意與想法，改進(jìn)程序設(shè)計(jì)。

四、調(diào)試糾錯(cuò)，優(yōu)化思維

學(xué)生編寫(xiě)的腳本在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，這就需要不停地查找原因并糾錯(cuò)，這個(gè)過(guò)程有可能貫穿課堂始終。在學(xué)生調(diào)試糾錯(cuò)時(shí)，教師可以用糾錯(cuò)記錄表來(lái)幫助他們記錄糾錯(cuò)過(guò)程。

分析糾錯(cuò)的過(guò)程是學(xué)生再反思、再總結(jié)的過(guò)程，不斷地調(diào)試、糾錯(cuò)能引發(fā)學(xué)生更深層次的思考，也能激發(fā)他們的好奇心和斗志，甚至促使他們運(yùn)用不同的算法來(lái)達(dá)到相同的效果。這不僅有利于學(xué)生完成對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的自我檢驗(yàn)，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力和批判性思維能力。

五、總結(jié)梳理，沉淀思維

通過(guò)前面幾個(gè)步驟的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步形成了計(jì)算思維，但這時(shí)的思維是碎片化的，在應(yīng)用時(shí)不能隨心所欲，這就需要對(duì)所學(xué)的方法和思維進(jìn)行梳理總結(jié)，將碎片化的思維連貫起來(lái)，形成清晰聯(lián)通的脈絡(luò)。在本教學(xué)案例中，我通過(guò)知識(shí)樹(shù)的形式幫助學(xué)生理清思維脈絡(luò)。

不同于思維導(dǎo)圖（用圖表表現(xiàn)發(fā)散思維），知識(shí)樹(shù)運(yùn)用的是歸納思維。通過(guò)畫(huà)樹(shù)表現(xiàn)各角色、各操作之間的聯(lián)系，這不但有助于加深對(duì)操作過(guò)程、方法以及計(jì)算思維的理解，還有助于形成知識(shí)鏈條，使事后從大腦中提取信息更輕松。

六、成果共享，遷移思維

如同數(shù)學(xué)中的公式是為了讓大家應(yīng)用一樣，好的思維方式也是需要共享的。培養(yǎng)計(jì)算思維能力的最終目標(biāo)是將已經(jīng)獲得的思維和方法遷移到其他類(lèi)似的問(wèn)題解決過(guò)程中，遷移的方式有兩種，一種是自我遷移，讓學(xué)生自己對(duì)已經(jīng)解決的問(wèn)題加以擴(kuò)展和延伸;另一種是人際之間的遷移，教師可以指導(dǎo)學(xué)生把自己的作品發(fā)布到Scratch社區(qū)中進(jìn)行分享，和更多的人進(jìn)行思維的交流與碰撞，從而拓展思維，另外，還可以利用社區(qū)投票和評(píng)論功能完善和優(yōu)化自己的作品與思維。

在本教學(xué)案例中，我就引導(dǎo)學(xué)生采用第一種思維遷移方式，讓學(xué)生思考如何讓小貓旋轉(zhuǎn)的速度隨著聲音的增大而變快，隨著聲音的變小而變慢。

知識(shí)是思維之本，思維是知識(shí)之魂。在Scratch編程課中，問(wèn)題解決的過(guò)程是思維存在的“本”，而計(jì)算思維才是一切活動(dòng)的靈魂，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多些深入的思考，重思維少模仿，課堂就會(huì)活起來(lái)，培養(yǎng)計(jì)算思維、提升信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)就能落到實(shí)處。