Scratch環(huán)境下小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)

劉佩燕

摘要：計(jì)算思維是中小學(xué)生必備的基礎(chǔ)技能，是中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)，也是一項(xiàng)跨學(xué)科的基本素養(yǎng)，不僅涉及數(shù)學(xué)領(lǐng)域，也涉及計(jì)算機(jī)、科學(xué)、社會(huì)等領(lǐng)域。本文結(jié)合計(jì)算思維的含義，以《快樂(lè)“趕豬跑”——鍵盤(pán)控制及條件偵測(cè)》一課為例，設(shè)計(jì)在Scratch環(huán)境下運(yùn)用有針對(duì)性的教學(xué)策略來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;策略;Scratch;思維導(dǎo)圖;

南安普敦大學(xué)CynthiaSelby博士和John Woollard博士于2013年提出計(jì)算思維包括算法思維、評(píng)估、分解、抽象、概括這五大要素。根據(jù)計(jì)算思維的概念及其所包含的五大要素[1]，結(jié)合Scratch編程教學(xué)的特點(diǎn)，我校信息技術(shù)科組設(shè)計(jì)了“創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境-正確描述問(wèn)題—分解項(xiàng)目抽象建?！帉?xiě)腳本優(yōu)化糾錯(cuò)-交流評(píng)價(jià)建立模型”的教學(xué)模式，在此教學(xué)模式下，結(jié)合計(jì)算思維的含義，我們?cè)O(shè)計(jì)了四個(gè)有效策略（如圖1）培養(yǎng)和提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。一是運(yùn)用自然語(yǔ)言正確描述問(wèn)題的策略，提升學(xué)生的分解能力;二是運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行特征抽象，提升學(xué)生的抽象概括能力;三是運(yùn)用學(xué)案引導(dǎo)、微課支撐的策略，引導(dǎo)學(xué)生思維發(fā)展;四是運(yùn)用調(diào)試優(yōu)化策略，提高學(xué)生的算法思維。

下面以Scratch課程《快樂(lè)“趕豬跑”——鍵盤(pán)控制及條件偵測(cè)》一課為例，介紹Scratch編程教學(xué)培養(yǎng)計(jì)算思維的策略。

一、運(yùn)用自然語(yǔ)言正確描述問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維

在本課中，主要以編寫(xiě)快樂(lè)“趕豬跑”游戲?yàn)橹骶€(xiàn)，學(xué)習(xí)繪制背景和角色、鍵盤(pán)的控制、顏色的偵測(cè)。鍵盤(pán)控制是與用戶(hù)進(jìn)行互動(dòng)的重要方式之一，因此本課重要前提是學(xué)生具有編寫(xiě)鍵盤(pán)交互控制程序的能力，能為后面創(chuàng)作交互作品奠定基礎(chǔ)。因此，在本課中我通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生觀看游戲，分析描述（教學(xué)片斷1），再通過(guò)微課情境（如圖2）引出問(wèn)題思考，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。

教學(xué)片段1：

師：同學(xué)們看，這是運(yùn)動(dòng)會(huì)上的“快樂(lè)趕豬跑”游戲，當(dāng)你按下空格鍵的時(shí)候，這只豬就會(huì)自己跑到終點(diǎn)。

那你能用自己的話(huà)來(lái)講講這個(gè)游戲是怎么玩的的嗎？

生：①按住鍵盤(pán)上的空格鍵，小豬就會(huì)往前跑，②如果在路上遇到了第一個(gè)障礙物就會(huì)往上繞過(guò)去，③如果碰到了第二個(gè)障礙物就會(huì)往下繞開(kāi)，④直至沖到終點(diǎn)碰到紅線(xiàn)。

二、運(yùn)用思維導(dǎo)圖進(jìn)行特征抽象，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維

程序設(shè)計(jì)前期需要對(duì)復(fù)雜事物進(jìn)行抽象分析，學(xué)生往往不能馬上分析出來(lái)，需要教師先將任務(wù)進(jìn)行分解，使學(xué)生理清思路，從而為下一步建立模型做好準(zhǔn)備。

思維導(dǎo)圖是分析問(wèn)題、輔助思考的好工具。本節(jié)課利用思維導(dǎo)圖工具，將程序?qū)嵗兴璞尘芭c角色、角色間的關(guān)系、角色的動(dòng)作及對(duì)應(yīng)的指令，直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，可以輔助學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題的思考，將混亂的自然言語(yǔ)變得直觀而有層次。學(xué)生通過(guò)自己繪制思維導(dǎo)圖，歸納各部分的特征及動(dòng)作的要領(lǐng)，降低整體的復(fù)雜性，一目了然，為接下來(lái)的腳本編寫(xiě)搭建支撐。本節(jié)課在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用在線(xiàn)迅捷思維導(dǎo)圖或者手寫(xiě)的思維導(dǎo)圖方式對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行分解，加深認(rèn)識(shí)如圖3。

三、運(yùn)用學(xué)案引導(dǎo)、微課支撐的策略，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維

通過(guò)問(wèn)題的分析與思維導(dǎo)圖的繪制，學(xué)生有了基本的思路，接下來(lái)教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行腳本的繪制，我設(shè)計(jì)運(yùn)用微課支撐的策略，學(xué)生通過(guò)觀看微課1認(rèn)識(shí)到要解決本節(jié)課的問(wèn)題必須認(rèn)識(shí)舞臺(tái)的坐標(biāo);通過(guò)觀看微課2，了解了坐標(biāo)原點(diǎn)，y坐標(biāo)，還知道把鼠標(biāo)往上移，發(fā)現(xiàn)y坐標(biāo)在不斷增加，相反地把鼠標(biāo)往下移y坐標(biāo)也在一直在減少等坐標(biāo)規(guī)律。通過(guò)觀看微課3知道了（小豬角色）往上移動(dòng)也就是y坐標(biāo)要（增加）。

結(jié)合導(dǎo)學(xué)案（如圖4），學(xué)生通過(guò)思考學(xué)習(xí)如何編寫(xiě)腳本，小組合作探究，先學(xué)后教的方式，在這整個(gè)過(guò)程中，不僅掌握了程序設(shè)計(jì)的思想，也提升了計(jì)算思維。為了更好地收集學(xué)生數(shù)據(jù)，學(xué)案練習(xí)采用“極域電子教學(xué)軟件”中的“發(fā)布考試”功能，將練習(xí)編輯成電子版發(fā)給學(xué)生，學(xué)生提交后后臺(tái)獲取學(xué)生的分?jǐn)?shù)等數(shù)據(jù)（如圖5）。

四、運(yùn)用調(diào)試優(yōu)化策略，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維

Scratch編寫(xiě)程序后，程序的運(yùn)行按照編寫(xiě)好的順序逐條執(zhí)行，中間出現(xiàn)任何錯(cuò)誤，都將可能導(dǎo)致輸出的結(jié)果與計(jì)劃的不一致，通過(guò)程序的運(yùn)行，找出編寫(xiě)程序的不足之處，將錯(cuò)誤寫(xiě)在導(dǎo)學(xué)案中，通過(guò)小組討論將問(wèn)題解決。

在小組演示，展示優(yōu)秀作品及相應(yīng)的程序流程圖中，學(xué)生們通過(guò)圖示對(duì)比講解不同角色程序腳本的先后順序及等待時(shí)間，然后學(xué)生們進(jìn)行評(píng)價(jià)和反思（如圖6學(xué)生作品）。

通過(guò)對(duì)作品的交流分享，不僅能學(xué)習(xí)別人的創(chuàng)意、技術(shù)，還有利于學(xué)生的思想交流。學(xué)生在交流分享中完成對(duì)知識(shí)的歸納總結(jié)，加深對(duì)整個(gè)過(guò)程的印象，從而使計(jì)算思維的理念逐漸深入。

總之，學(xué)生們通過(guò)學(xué)習(xí)做好作品后進(jìn)行調(diào)試優(yōu)化，反思總結(jié)和作品展示、評(píng)價(jià)等進(jìn)一步提升了計(jì)算思維。

美國(guó)小說(shuō)家大衛(wèi)·福斯特·華萊士曾說(shuō)：教育的目的不是學(xué)會(huì)知識(shí)，而是學(xué)會(huì)一種思維方式。因此，在Scratch編程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維尤為重要。計(jì)算思維拉近了編程到生活的距離，使學(xué)生在編程學(xué)習(xí)的過(guò)程中得到思維的拓寬，緊跟時(shí)代的步伐。我們應(yīng)該不斷地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，讓計(jì)算思維改善學(xué)習(xí)方法，提升學(xué)習(xí)效率，解決更多的實(shí)際生活問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝忠新，曹楊璐.中小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的策略與方法[J].中國(guó)電化教育，2015，（11）：116-120.

[2]梁永輝.Scratch程序設(shè)計(jì)教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的研究[J].教育信息技術(shù)，2018（增刊2）：83-86.