幼兒計(jì)算思維培養(yǎng)策略探究
——基于幼兒游戲化教學(xué)案例的分析

張 紅 劉敏娜

（寶雞文理學(xué)院 教育學(xué)院，陜西 寶雞 721013）

計(jì)算思維是每個(gè)人應(yīng)該具備的思維素養(yǎng)。信息時(shí)代，計(jì)算思維和智力一樣，被認(rèn)為是解決問題的思維能力，計(jì)算思維是從實(shí)際問題出發(fā)，通過新的計(jì)算邏輯來實(shí)現(xiàn)解決方案的一種新的思維方式，是解決未來社會(huì)各種復(fù)雜問題的利器。［1］計(jì)算思維在培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、跨學(xué)科的問題解決能力、科學(xué)精神以及學(xué)生知識(shí)的增長等方面都具有重要意義。［2］不同國家紛紛開展了計(jì)算思維教育，其中不乏從幼兒階段便開始計(jì)算思維教育實(shí)踐，如新加坡從幼兒園開始培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維；英國學(xué)習(xí)者計(jì)算思維的培養(yǎng)則是從5歲開始。我國有關(guān)計(jì)算思維教育活動(dòng)，目前主要是在小學(xué)中段及以上學(xué)段，并主要依托于信息技術(shù)課或社團(tuán)活動(dòng)，幼兒計(jì)算思維的研究在我國較為鮮少。游戲化教學(xué)是幼兒教學(xué)的主要方式，能夠促進(jìn)幼兒在寓教于樂的情境中發(fā)展思維，提升對(duì)事物的認(rèn)知。探討如何基于游戲化教學(xué)開展幼兒計(jì)算思維的培養(yǎng)對(duì)于推進(jìn)我國幼兒計(jì)算思維教育具有重要的意義。

一、幼兒計(jì)算思維培養(yǎng)的必要性與可行性

美國在《K-12計(jì)算機(jī)科學(xué)框架》中強(qiáng)調(diào)幼兒計(jì)算思維培養(yǎng)的重要性。［3］培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維，能夠發(fā)展幼兒的社交技能，提高幼兒的問題分析能力和解決能力，并且能夠提升幼兒的創(chuàng)新能力，對(duì)他們未來的學(xué)習(xí)與生活大有裨益，因此從幼兒時(shí)期開始培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維是很有必要的。

研究表明，幼兒階段（3—6歲）能夠進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)。孫立會(huì)根據(jù)皮亞杰的兒童認(rèn)知發(fā)展階段論對(duì)計(jì)算思維發(fā)展階段進(jìn)行了劃分，認(rèn)為3—6歲的幼兒處在前計(jì)算思維階段［4］，這個(gè)階段的幼兒在發(fā)展簡單的算法抽象思維，能夠在完成簡單的項(xiàng)目任務(wù)過程中展現(xiàn)和發(fā)展計(jì)算思維。貝爾斯（Bers）等人研究表明4歲幼兒就能夠進(jìn)行計(jì)算思維活動(dòng)。［5］幼兒教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，將計(jì)算思維融入日常教學(xué)中，組織符合幼兒身心發(fā)展規(guī)律的教學(xué)活動(dòng)，就能通過日常教學(xué)來培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維，培養(yǎng)幼兒計(jì)算思維是可行的。

二、幼兒計(jì)算思維游戲化教學(xué)案例

（一）案例一：“為派對(duì)著裝”

此案例是一個(gè)融入編程知識(shí)的教學(xué)游戲，用于培養(yǎng)幼兒算法思維，這里的算法是指為達(dá)到某一目的而設(shè)計(jì)的一系列有序的步驟。具體游戲活動(dòng)是：每個(gè)小組的孩子都收到了參加派對(duì)的衣服圖片（上衣、褲子、鞋子等），并被要求將這些圖片放在一個(gè)有著編號(hào)的網(wǎng)格上，以顯示他們穿衣的順序。有的孩子在搭配的過程中，將衣服圖片放置錯(cuò)誤，例如：有一個(gè)孩子將襪子和鞋子先放在網(wǎng)格上，之后放褲子和上衣，出現(xiàn)穿衣順序錯(cuò)亂，即編碼錯(cuò)誤。這時(shí)教師通過引導(dǎo)幼兒思考平時(shí)穿衣服的順序，鼓勵(lì)孩子們說出他們的答案，并一起討論穿衣的“正確”順序（算法）。

最初，孩子們?cè)诳紤]衣服擺放順序時(shí)都是不一樣的，因?yàn)楹⒆觽冎粚Ｗ⒂谧约合矚g的衣服，例如，閃閃發(fā)光的鞋子和漂亮的衣服。然而，在小組合作中，老師鼓勵(lì)孩子們作為一個(gè)小組來評(píng)估錯(cuò)誤并糾正其算法的順序。最后，孩子們?cè)谂c同伴討論他們對(duì)著裝選擇的同時(shí)也學(xué)會(huì)了穿衣順序。

（二）案例二：“跳房子”游戲

這款游戲主要是幼兒通過應(yīng)用編程套件參與游戲，學(xué)習(xí)計(jì)算思維概念，進(jìn)而發(fā)展計(jì)算思維能力。于俊南（Junnan Yu）等人專為5—8歲的兒童設(shè)計(jì)了一款專注于順序、條件和循環(huán)等計(jì)算概念的編程套件。［6］這款套件主要包括三個(gè)部分：交互式硬件設(shè)備、一個(gè)可編程的移動(dòng)應(yīng)用程序和不同游戲活動(dòng)的配套材料。編碼塊包括燈光模塊、聲音模塊、控制模塊和其他模塊。燈光模塊包括7種顏色的燈光和穩(wěn)定、閃爍、追趕的燈光狀態(tài)；聲音模塊包括7種不同的聲音；控制模塊和其他模塊包括如果、重復(fù)、啟動(dòng)和振動(dòng)等。移動(dòng)應(yīng)用程序能夠基于圖標(biāo)編程環(huán)境進(jìn)行編程來控制交互式硬件設(shè)備上的燈光、聲音和振動(dòng)效果。

幼兒可以將編程套件與許多體育游戲結(jié)合起來，比如跳房子、躲避球和沙包游戲等。在一場(chǎng)體育游戲活動(dòng)中，幼兒將編程套件與跳房子游戲結(jié)合起來，通過卡片編碼塊進(jìn)行編程，依次選擇啟動(dòng)、IF及其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、聲音、燈光及其閃爍狀態(tài)進(jìn)行編程，老師將幼兒的卡片編程結(jié)果上傳至編程套裝工具。玩家在玩跳房子時(shí)，交互式硬件設(shè)備會(huì)根據(jù)編程內(nèi)容輸出不同的燈光和聲音。玩家也可以添加游戲規(guī)則，如在“跳房子”游戲時(shí)，玩家需要拿起交互式玩具，將其貼在身體上，如果跳回去時(shí)玩具掉落，將輸?shù)舯荣?，同時(shí)游戲玩具會(huì)發(fā)出尖叫聲并顯示閃爍的紅燈。

（三）案例三：“數(shù)字卡片”游戲

這是一個(gè)從不插電的計(jì)算機(jī)科學(xué)（CS Unplugged）系列活動(dòng)中選取的一個(gè)搜索算法教學(xué)案例，適用于培養(yǎng)5—7歲幼兒計(jì)算思維的猜謎游戲。具體游戲活動(dòng)為：有15張正面是1至15的數(shù)字而背面相同的卡片，將這15張卡片正面朝下打亂順序隨機(jī)排成一行，游戲目的是從這些卡片中找出數(shù)字4。游戲開始，幼兒從這行卡片中抽出自己猜的一張卡片，如果卡片上的數(shù)字是4，游戲停止；如果數(shù)字不是4，則將其放在另外一邊，幼兒輸給老師一顆星星。重復(fù)猜的過程，直到幼兒選擇出數(shù)字“4”的卡片。如果幼兒在用完星星之前找到了數(shù)字“4”，那么幼兒贏，否則，老師贏。

重復(fù)這個(gè)游戲，以證明目標(biāo)數(shù)字可能第一次就能猜出來，也可能最后一次才能猜出來。幼兒思考如果是兩倍數(shù)量的卡片，找出其中一個(gè)目標(biāo)數(shù)字需要的時(shí)間。這種算法是一種很實(shí)用的算法，有時(shí)用于在計(jì)算機(jī)上搜索數(shù)據(jù)，對(duì)于預(yù)測(cè)一個(gè)算法需要多長時(shí)間是非常有用的。

三、游戲化教學(xué)案例分析

筆者從游戲活動(dòng)目標(biāo)、教學(xué)用具、計(jì)算思維培養(yǎng)內(nèi)容、教師操作難易程度、案例的優(yōu)點(diǎn)和不足對(duì)以上三個(gè)案例進(jìn)行分析，詳見表1。

表1 游戲化教學(xué)案例分析

總的來說，這三個(gè)教學(xué)案例對(duì)于幼兒游戲化學(xué)習(xí)方式培養(yǎng)計(jì)算思維是一個(gè)很好的探索。幼兒通過游戲活動(dòng)學(xué)習(xí)計(jì)算概念、進(jìn)行計(jì)算實(shí)踐，建立了對(duì)計(jì)算思維的初步認(rèn)知，對(duì)于我國幼兒計(jì)算思維的培養(yǎng)具有一定的借鑒意義。

四、基于游戲的幼兒計(jì)算思維培養(yǎng)策略

游戲是幼兒知識(shí)學(xué)習(xí)和思維發(fā)展的有效方式。幼兒階段的學(xué)習(xí)者不同于小學(xué)或中學(xué)階段的學(xué)習(xí)者，幼兒階段認(rèn)知特點(diǎn)為注意力不易保持、認(rèn)識(shí)事物從具體入手、抽象思維尚未形成等，教學(xué)多以具體、形象的事物為切入點(diǎn)，思維發(fā)展以游戲活動(dòng)為主要載體。根據(jù)以上案例分析結(jié)果，結(jié)合幼兒認(rèn)知特點(diǎn)，采用游戲化教學(xué)方式培養(yǎng)幼兒計(jì)算思維，應(yīng)基于以下培養(yǎng)策略。

（一）選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算思維培養(yǎng)內(nèi)容

符合幼兒身心發(fā)展規(guī)律的計(jì)算思維培養(yǎng)內(nèi)容，能夠促進(jìn)幼兒計(jì)算思維的有效教學(xué)，教師在開展幼兒計(jì)算思維教育時(shí)，首先需要考慮選擇哪些計(jì)算思維內(nèi)容。從案例分析結(jié)果來看，三個(gè)案例均以基本概念理解為計(jì)算思維培養(yǎng)內(nèi)容，通過游戲形式，讓幼兒體會(huì)計(jì)算思維的基本含義。因此，建議在選擇幼兒計(jì)算思維教育內(nèi)容時(shí)，可考慮以順序、循環(huán)、條件等簡單層級(jí)的編程知識(shí)為幼兒計(jì)算思維的主要內(nèi)容，將這些內(nèi)容融入游戲活動(dòng)設(shè)計(jì)，讓幼兒在游戲中學(xué)習(xí)基本的計(jì)算概念，以達(dá)到培養(yǎng)計(jì)算思維的目的。

（二）編程游戲主題貼近幼兒生活實(shí)際

貼近生活實(shí)際的編程游戲主題，以幼兒的直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，有利于培養(yǎng)幼兒在實(shí)際生活中將復(fù)雜問題分解、抽象，解決生活實(shí)際問題的能力。所以在進(jìn)行游戲化教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)選擇貼近幼兒生活實(shí)際的編程游戲主題，善于發(fā)現(xiàn)幼兒生活中蘊(yùn)含的計(jì)算思維知識(shí)，設(shè)計(jì)生活化的計(jì)算思維幼兒游戲活動(dòng)，啟發(fā)幼兒思考，培養(yǎng)幼兒探索實(shí)際生活問題的積極性。

（三）游戲編程過程需直觀、具體且形象

提供給幼兒直觀、形象的編碼材料，將抽象、復(fù)雜的編程過程轉(zhuǎn)化為運(yùn)用簡單的實(shí)體編程工具進(jìn)行編碼，編程過程會(huì)更加直觀、形象且有趣。例如，幼兒運(yùn)用手工制作的卡片編碼塊進(jìn)行編程，編程活動(dòng)變得容易，幼兒通過移動(dòng)卡片放置順序就能實(shí)現(xiàn)編程。直觀的編碼體驗(yàn)，更能加強(qiáng)幼兒對(duì)計(jì)算概念的理解，提高幼兒編程的成就感，更好地培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維。

（四）編程游戲設(shè)計(jì)可與體育游戲結(jié)合

體育游戲能夠促進(jìn)幼兒的身心發(fā)展，提升幼兒的學(xué)習(xí)能力。將編程游戲設(shè)計(jì)與體育游戲相結(jié)合，游戲體驗(yàn)更加有趣，既能起到鍛煉身體的目的，也能培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維。教師要善于去發(fā)現(xiàn)幼兒體育游戲中所涉及的計(jì)算思維，或運(yùn)用與體育游戲結(jié)合的編程套件，將計(jì)算思維與體育游戲有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)幼兒計(jì)算思維的體育游戲活動(dòng)。

五、結(jié)語

計(jì)算思維是每個(gè)人都應(yīng)具備的基本技能。計(jì)算思維的培養(yǎng)，應(yīng)該從幼兒時(shí)期開始，通過游戲化教學(xué)方式培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維，有利于培養(yǎng)幼兒的計(jì)算思維習(xí)慣，激發(fā)幼兒對(duì)計(jì)算思維的學(xué)習(xí)興趣，為幼兒未來更深層次的計(jì)算思維培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。