基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)scratch課程案例設(shè)計(jì)

楊雅仙

摘要：計(jì)算思維是學(xué)生在信息技術(shù)課堂上需掌握的技能之一。為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，本文基于Scratch可視化編程，通過(guò)相應(yīng)的教學(xué)策略，讓學(xué)生在《趣味猜燈謎》程序設(shè)計(jì)中，經(jīng)歷“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”等教學(xué)過(guò)程，來(lái)培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)、解決方法以及問(wèn)題解決能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維;Scratch課程;案例設(shè)計(jì)

在信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生的計(jì)算思維能力的高低對(duì)于問(wèn)題的解決尤為重要。由于Scratch作為開(kāi)放性、積木化的編程工具，在小學(xué)信息技術(shù)中是良好的教學(xué)工具，如何界定問(wèn)題、分析問(wèn)題、建立模型、算法設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化等過(guò)程都將體現(xiàn)了學(xué)生在計(jì)算思維的重要載體。是我們?cè)趯?shí)施提高中小學(xué)生計(jì)算思維能力以及解決問(wèn)題能力的重要載體。

一、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)Scratch課堂教學(xué)策略

繼周以真教授提出計(jì)算思維的概念后，我國(guó)教育學(xué)者進(jìn)一步展開(kāi)如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維的探討。在“教學(xué)模式探究”方面，湯濤給出了以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力為目標(biāo)的教學(xué)模式及實(shí)施過(guò)程：任務(wù)設(shè)計(jì)、呈現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、方案選擇求解步驟、方案評(píng)價(jià)、創(chuàng)設(shè)情境、自主學(xué)習(xí)、教學(xué)評(píng)價(jià)[1]。由此，筆者結(jié)合針對(duì)于Scratch編程教學(xué)特點(diǎn)以及小學(xué)生信息技術(shù)學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，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)目抽象建模—編寫(xiě)腳本優(yōu)化糾錯(cuò)-交流評(píng)價(jià)建立模型”的五步教學(xué)模式。為了加強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維，針對(duì)性地提升學(xué)生分解、概括、評(píng)估、抽象的能力，教師在教學(xué)中運(yùn)用正確描述問(wèn)題，提高學(xué)生問(wèn)題界定及分解能力、利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行特征抽象、微課支撐及學(xué)案的雙引領(lǐng)、讓學(xué)生進(jìn)行反思優(yōu)化”教學(xué)實(shí)施策略，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維能力培養(yǎng)。

二、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)Scratch課程案例設(shè)計(jì)

筆者以廣州市小學(xué)信息技術(shù)第三冊(cè)《趣味猜燈謎—鍵盤(pán)信息的獲取與偵測(cè)》作為教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)一系列的教學(xué)策略開(kāi)展教學(xué)。在這一課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生主要通過(guò)教師精心設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)，親歷猜燈謎的游戲并設(shè)計(jì)相應(yīng)的腳本程序，在Scratch課程學(xué)習(xí)中來(lái)提高計(jì)算思維。

（一）、情境引入，描述問(wèn)題

首先，教師利用“猜燈謎大賽”為背景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生思考如何幫助“游戲里的小明”檢驗(yàn)謎底的正確性：猜燈謎游戲是怎么判斷謎底是否對(duì)錯(cuò)的呢？

隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生用自己的語(yǔ)言正確描述“猜燈謎”游戲：當(dāng)我們啟動(dòng)程序后，燈籠上會(huì)彈出窗口，詢問(wèn)答案，引導(dǎo)在下方窗口用鍵盤(pán)輸入答案。當(dāng)答案輸入為“火龍果”時(shí)，界面上會(huì)顯示“猜錯(cuò)了”的提示。再次使用鍵盤(pán)輸入答案，當(dāng)界面上輸入的檢驗(yàn)答案為“荔枝”時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“真棒，猜對(duì)了”的文字。本環(huán)節(jié)是為了讓學(xué)生更好地梳理問(wèn)題，為以下的角色分解程序做鋪墊。

（二）、思維導(dǎo)圖，分解案例

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：猜燈謎游戲需要哪些背景、角色、角色的指令？它們之間又存在著哪些關(guān)系？當(dāng)學(xué)生往往不知從何處下手，因此教師可以提醒學(xué)生嘗試進(jìn)行任務(wù)的分解，任務(wù)的分解需要細(xì)致且明確。思維導(dǎo)圖形象直觀，便于問(wèn)題的剖析與分解，因此我們可以引導(dǎo)學(xué)生用思維導(dǎo)圖理解“猜燈謎”游戲的邏輯并整理思路。

首先學(xué)生先描述角色實(shí)現(xiàn)的效果，再推測(cè)是使用Scratch的哪一個(gè)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比如在《趣味猜燈謎》這一主題活動(dòng)的核心是：如何讓燈籠彈出可輸入答案的詢問(wèn)窗口？如何判斷輸入的答案是否正確并給出相應(yīng)的反饋？通過(guò)分解與思考，學(xué)生理解“詢問(wèn)……并等待”指令，也明白使用“回答”積木來(lái)輸入和記錄鍵盤(pán)信息;在判斷謎底答案時(shí)，可以使用“如果……那么……”以及“如果……那么……否則”等指令。

通過(guò)以上的步驟，我們就將“猜燈謎”游戲問(wèn)題轉(zhuǎn)化為更易理解與解決的編程問(wèn)題，將學(xué)生無(wú)形的思維過(guò)程變?yōu)橹庇^有形的思維導(dǎo)圖，實(shí)現(xiàn)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行特征抽象。這時(shí)，我們將“猜燈謎”實(shí)例與程序中的背景、角色、角色指令一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)思維導(dǎo)圖為學(xué)生分解任務(wù)、構(gòu)建模型提供載體，讓學(xué)生在游戲中體驗(yàn)“分解”、“概括”等計(jì)算思維的魅力。

（三）、程序設(shè)計(jì)，調(diào)試改進(jìn)

通過(guò)思維導(dǎo)圖建立初步的模型后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。在“猜燈謎”中，如何讓燈籠彈出可輸入答案的詢問(wèn)窗口以及判斷輸入的答案是否正確并給出相應(yīng)的反饋是整個(gè)程序設(shè)計(jì)問(wèn)題解決的關(guān)鍵。這時(shí)候，教師需引導(dǎo)學(xué)生將解決問(wèn)題的過(guò)程用自然語(yǔ)言描述出來(lái)，利用思維導(dǎo)圖的指引，教師提供導(dǎo)學(xué)案和微課啟發(fā)學(xué)生解決該關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)以上教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生將自然語(yǔ)言、思維導(dǎo)圖導(dǎo)學(xué)案、程序設(shè)計(jì)充分地融入“猜燈謎”的游戲案例設(shè)計(jì)中，循序漸進(jìn)，體現(xiàn)了計(jì)算能力的建模思維。

程序設(shè)計(jì)是一個(gè)逐步完善的過(guò)程。學(xué)生在編寫(xiě)完Scratch程序后，在程序運(yùn)行的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤以及不足，導(dǎo)致程序不能正常運(yùn)行。這時(shí)候教師應(yīng)及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論，思考問(wèn)題：程序哪里出現(xiàn)了不足？可能是什么原因造成的？需要如何改進(jìn)？修改后的程序是否能解決該問(wèn)題？可以怎樣改進(jìn)甚至創(chuàng)新創(chuàng)作自己個(gè)性化作品？對(duì)程序的思考、調(diào)試與完善是學(xué)生提高計(jì)算思維能力的重要途徑，學(xué)生的評(píng)估、抽象的能力也將得到反復(fù)的加強(qiáng)與鞏固。

（四）、作品欣賞，交流分享

學(xué)生完成程序作品后，及時(shí)交流與分享是不僅對(duì)學(xué)生知識(shí)與創(chuàng)意的肯定，而且是學(xué)生展示自我與再學(xué)習(xí)的過(guò)程。在《趣味猜燈謎—鍵盤(pán)信息的獲取與偵測(cè)》的交流分享中，教師可引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計(jì)思路、腳本程序、改進(jìn)措施三個(gè)方面來(lái)展示，其他學(xué)生邊聽(tīng)邊思考邊反思，提出自己的評(píng)價(jià)意見(jiàn)和修改建議并反思自己的作品，尋求更好的程序設(shè)計(jì)方案。

三、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算思維作為計(jì)算時(shí)代的新產(chǎn)物，是由大眾化信息技術(shù)普及孕育并席卷整個(gè)社會(huì)的信息文化，正在從計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域向其他學(xué)科領(lǐng)域拓展，顯現(xiàn)為一種新的、具有廣泛意義的思想方法[2]。因此，在中小學(xué)信息技術(shù)課堂利用Scratch編程，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行教學(xué)，鍛煉學(xué)生的分解、概括、評(píng)估、抽象的能力，將對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)具有促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇小紅 ，車萬(wàn)翔 ，王甜甜 . 如何在程序設(shè)計(jì)課程中培養(yǎng)計(jì)算思維能力 [J]. 工業(yè)和信息化教育 ，2013，（6）：32-36

[2] 高嬌.基于游戲化教學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2014.