淺析基于計(jì)算思維的課堂教學(xué)

董浩

計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，因此，如何培養(yǎng)和提高小學(xué)生的計(jì)算思維能力，是教師應(yīng)該關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。Scratch編程因其具有可視化、積木搭建式的特點(diǎn)而成為培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維的理想載體。本文通過(guò)分析計(jì)算思維的概念、與?Scratch教學(xué)的結(jié)合，通過(guò)?Scratch教學(xué)的具體案例，分析如何讓計(jì)算思維真正在課堂中可見(jiàn)，并提出教學(xué)反思和相應(yīng)建議。

一、計(jì)算思維的形成與發(fā)展及?Scratch課堂教學(xué)現(xiàn)狀

目前，程序設(shè)計(jì)教學(xué)已經(jīng)在小學(xué)高年級(jí)信息技術(shù)課中普及;Scratch因其直觀的可視圖形界面、腳本搭建的易操作形式，成為培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維能力的有效載體。在利用Scratch進(jìn)行程序設(shè)計(jì)中，學(xué)生首先需要分解任務(wù)，抽象思維，厘清角色關(guān)系，設(shè)計(jì)算法解決問(wèn)題，編寫(xiě)腳本，優(yōu)化程序，最后進(jìn)行作品評(píng)價(jià)和拓展。這一過(guò)程包含了計(jì)算思維的關(guān)鍵要素，這一學(xué)習(xí)和體驗(yàn)的過(guò)程，也是學(xué)生計(jì)算思維能力得到培養(yǎng)的過(guò)程。

二、Scratch程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)初探

1.通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，促進(jìn)計(jì)算思維生成

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是把學(xué)生的學(xué)習(xí)以“項(xiàng)目”的形式置于一個(gè)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程之中。其中的“項(xiàng)目”一般都是解決某一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，這些問(wèn)題一般都不同于學(xué)生在課本中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)優(yōu)良的問(wèn)題，學(xué)生不能根據(jù)學(xué)到的某些知識(shí)直接獲得答案，而要擺脫簡(jiǎn)單的線性思維去分析和解決問(wèn)題。

例如，在五年級(jí)上冊(cè)?Scratch單元《打地鼠游戲》一課中，我將賽車(chē)游戲的設(shè)計(jì)作為學(xué)生要完成的“項(xiàng)目”：

（1）

體驗(yàn)游戲，代入情境。試玩小游戲《打地鼠》，但玩游戲不如設(shè)計(jì)游戲，讓游戲蘊(yùn)含自己的設(shè)計(jì)思想是更有意義的。

（2）

分析問(wèn)題，任務(wù)驅(qū)動(dòng)。這個(gè)游戲中有幾個(gè)角色？他們的動(dòng)作分別是什么？

（3）

思考角色任務(wù)需要什么控件來(lái)完成，小組合作填寫(xiě)任務(wù)分析圖。

在設(shè)計(jì)“打地鼠”游戲的項(xiàng)目中，教師通過(guò)“假如你是設(shè)計(jì)師，你將怎樣設(shè)計(jì)這個(gè)游戲呢？”以學(xué)生為中心，將學(xué)生設(shè)定為全局規(guī)劃者的角色，針對(duì)這一開(kāi)放性的問(wèn)題，學(xué)生分小組進(jìn)行角色設(shè)計(jì)、動(dòng)作分析，最終設(shè)計(jì)出帶有個(gè)人特色的游戲。整個(gè)過(guò)程，學(xué)生試圖通過(guò)不同的途徑來(lái)解決問(wèn)題，如何進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、細(xì)化項(xiàng)目控制實(shí)施、加強(qiáng)小組成員溝通與合作，都是計(jì)算思維養(yǎng)成的過(guò)程。

2.關(guān)注思維過(guò)程呈現(xiàn)形式，實(shí)現(xiàn)思維可視化

思維可視是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把本來(lái)不可視的思維，如思考方法和思考路徑呈現(xiàn)出來(lái)，使其清晰可見(jiàn)。被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，因此可以有效提高信息加工及信息傳遞的功能。

相較于對(duì)知識(shí)表征進(jìn)行可視化呈現(xiàn)的“知識(shí)可視化”，思維可視化更側(cè)重于知識(shí)表征背后的思維規(guī)律、思考方法、思考路徑，在可視化的過(guò)程中更強(qiáng)調(diào)對(duì)思考方法及思考路徑的梳理及呈現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)“思維可視”的技術(shù)主要包括兩類(lèi)：圖示技術(shù)（例如：思維導(dǎo)圖、模型圖、流程圖、概念圖等。）及生成圖示的軟件技術(shù)。

3.關(guān)注思維狀態(tài)，升華思維品質(zhì)

新課標(biāo)中提出的信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)要求：不僅要培養(yǎng)學(xué)生的操作技能，還要培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，要深化課堂的思維狀態(tài)，必須鼓勵(lì)每一個(gè)學(xué)生都勇于表達(dá)，加強(qiáng)小組合作的思維力度。

三、基于計(jì)算思維的教學(xué)建議與反思

“問(wèn)渠那得清如許？為有源頭活水來(lái)”，Scratch程序的設(shè)計(jì)也要貼近生活、源自生活。Scratch是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力的理想載體，教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)，只有貼近學(xué)生的真實(shí)感受，才能引起學(xué)生的興趣，才能轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。同時(shí)，因?yàn)槟挲g原因，小學(xué)生的程序設(shè)計(jì)規(guī)劃能力較弱，邏輯思維能力不強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)對(duì)他們來(lái)說(shuō)有一定的難度。所以，在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)將完整的程序分解成多個(gè)小任務(wù)，逐一講解、個(gè)個(gè)擊破，讓學(xué)生先用自己熟悉的自然語(yǔ)言表述過(guò)程，分析動(dòng)作，再轉(zhuǎn)化為?Scratch語(yǔ)言，以便更好地幫助學(xué)生由淺入深地構(gòu)建新體系，學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的方法解決實(shí)際問(wèn)題。

課堂時(shí)間是有限的，小學(xué)信息技術(shù)課每節(jié)只有四十分鐘，對(duì)于程序設(shè)計(jì)、腳本搭建、優(yōu)化升級(jí)來(lái)說(shuō)，時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。但是，學(xué)生的創(chuàng)意是無(wú)限的。如何在有限的時(shí)間里激活學(xué)生的創(chuàng)意呢？為了培養(yǎng)學(xué)生程序分析的能力，設(shè)計(jì)算法和運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序去解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，明白程序設(shè)計(jì)的一般理念和流程，筆者在程序的規(guī)劃分析和編寫(xiě)程序這兩個(gè)環(huán)

節(jié)，給學(xué)生預(yù)留了足夠的時(shí)間。有實(shí)驗(yàn)表明：時(shí)間壓力對(duì)解決創(chuàng)造性問(wèn)題有顯著影響。因此，在常規(guī)的課堂教學(xué)時(shí)間之外，為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，筆者鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間或者社團(tuán)課時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，也曾嘗試將程序優(yōu)化升級(jí)內(nèi)容單列一課時(shí)教學(xué)，讓學(xué)生充分分享彼此的想法，進(jìn)行深度的合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生的思維得到充分展現(xiàn)。

學(xué)生的創(chuàng)意多，想法也多，但若不加以關(guān)注和引導(dǎo)，學(xué)生的創(chuàng)意和想法可能就會(huì)成為計(jì)算思維培養(yǎng)過(guò)程中的烏托邦。在?Scratch課堂上，對(duì)學(xué)生思維的引導(dǎo)和培養(yǎng)，比單純的知識(shí)傳授更有實(shí)際意義。例如，在給學(xué)生提供的“打地鼠”游戲半成品文件中，筆者將判斷地鼠有沒(méi)有被打中的腳本搭建在了地鼠角色中，有學(xué)生編寫(xiě)程序時(shí)提出，也可以將判斷腳本搭建在錘子角色中，筆者及時(shí)對(duì)這一想法給予了肯定，并鼓勵(lì)學(xué)生嘗試，最終完成了游戲的設(shè)計(jì)。課堂上允許學(xué)生思維百花齊放，正是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維、尋求解決問(wèn)題的多種途徑的體現(xiàn)，這就是?Scratch的樂(lè)趣所在，也是程序設(shè)計(jì)的魅力所在。

要想讓學(xué)生的思維可視，教師就要學(xué)會(huì)對(duì)自我角色進(jìn)行轉(zhuǎn)換，除了要充當(dāng)知識(shí)技能的傳授者，在解決問(wèn)題的過(guò)程中也要以連接者的身份出現(xiàn)。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的同時(shí)，必然要涉及到認(rèn)知與思維能力、操作能力與問(wèn)題解決能力等多維度能力的整體發(fā)展，可思可見(jiàn)方為上，將思維方式的訓(xùn)練融入實(shí)踐過(guò)程，才能有效提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。