基于計算思維的Scratch游戲化教學模式研究

陳衛軍

程序設計教學是培養學生計算思維的重要手段，本文從培養學生計算思維的角度提出了Scratch游戲化教學模式，包括制定問題、角色分析、畫流程圖、搭建程序、測試和調試、推廣六個步驟，并結合教學案例闡述了該教學模式的操作過程。

Scratch游戲化教學

游戲化教學是以教學為目的，教師通過科學設計或選擇游戲，并將它與教學過程整合，使學生在活潑愉快、興趣盎然的情緒中開展游戲學習的一種教學活動類型 [1]。

Scratch具有圖形化的編程界面、拖曳積木式的編程方式、友好卡通的運行效果等特點，生來就是一款開展游戲化教學的利器。

考慮到Scratch的特點和美國麻省理工學院媒體實驗室在研究Scratch學習上已有的經驗，我們將Scratch游戲化教學的關注點放在計算思維上。

計算思維

2011年，ISTE聯合CSTA提出了計算思維的操作性定義，即計算思維是一個問題解決的過程，該過程包括制定問題、分析數據、抽象、設計算法、選擇最優方案、推廣六大要素[2]。

2012年，美國麻省理工學院媒體實驗室開發了一個計算思維三維框架，包括計算概念、計算實踐和計算觀念。這個理論框架比較通俗易懂，與我們所熟知的信息技術課程三維目標能夠近似呼應，即計算概念對應于知識與技能，計算實踐對應于過程與方法，計算觀念對應于情感態度與價值觀[3]。

基于計算思維的Scratch游戲化教學模型

根據Scratch游戲化教學的特點，我們構建了如圖1所示的教學模型。在Scratch游戲化教學模式中，將課堂教學分為六個步驟：制定問題、角色分析、畫流程圖、搭建程序、測試和調試、推廣。其中“制定問題”和“角色分析”對應于計算思維三維框架的第一個維度計算概念；“畫流程圖”對應于計算實踐的實踐策略“抽象和模塊化”； “搭建程序”對應于計算實踐的實踐策略“遞增和重復”；“測試和調試”對應于計算實踐的實踐策略“測試和調試”；“推廣”對應于計算實踐的實踐策略“再利用再創作”。該教學模式涵蓋了計算思維的六大要素，并將計算思維的三維框架融入其中，以期能通過Scratch游戲化教學達到對學生計算思維能力的培養。

基于計算思維的 Scratch游戲化教學案例

下面通過對典型Scratch游戲化教學案例“猴子接香蕉”的分析，闡述基于計算思維的Scratch游戲化教學模式的操作過程。

游戲描述：香蕉從舞臺的頂部隨機落下，猴子在地面東奔西跑想要接住不斷往下掉落的香蕉。

1.第一步：制定問題

猴子接香蕉游戲包含以下幾個問題：①香蕉如何從舞臺頂部隨機落下；②猴子如何在地面不斷地東奔西跑；③香蕉被猴子接到之后會怎么樣。

2.第二步：角色分析

Scratch游戲設計的過程是基于角色的。游戲有幾個角色，每個角色有哪些動作都需要學生全面去分析。這個過程鍛煉了學生的抽象能力、分解能力。同時，角色分析過程中的概念結構設計、邏輯結構設計屬于典型的數據抽象。

3.第三步：畫流程圖

經過角色分析之后，學生對于主要角色的動作已經有了基本的了解，并且已經在角色分析中進行了數據流的分析。猴子接香蕉游戲中，香蕉的流程圖（基本部分）如圖2所示。

4.第四步：搭建程序

Scratch積木式的搭建程序的方式簡單方便，在第三步中的流程圖實際上已經具有Scratch程序的雛形了。在設計好流程圖之后，便可以按照流程圖來選擇對應的積木模塊進行搭建了，與流程圖對應的積木搭建圖如圖3所示。

5.第五步：測試和調試

（1）避免香蕉同時落下

測試過程中，發現所有香蕉（復制或克?。┒际峭瑫r落下的，所以在香蕉的顯示之前，加上一個隨機等待0～2秒，如圖4所示。

（2）靈敏性反應

測試過程中，發現鍵盤控制猴子的移動不夠靈敏，改為用鼠標來控制，如圖5所示。

6.第六步：推廣

（1）上傳到Scratch社區

目前，Scratch官方社區和國內的一些Scratch社區網站，都提供了作品的在線上傳、在線編輯等功能。在網站上，學生可以和來自全世界各地的學習者分享Scratch游戲作品。

（2）再創作

Scratch社區網站提供了“再創作”的便利，學生可以在別人已經設計好的程序基礎上，加入自己的想法并改進。這實際上屬于比較高階的思維。因為要讀懂別人創作的作品，并在理解邏輯結構的前提下進行修改和改進，這也是鍛煉學生計算思維的一個非常好的平臺。

反思

1.關于“制定問題”

在教學案例里，我們展示的問題實際上已經有了一個清晰的描述。但在實際教學中，制定問題環節應該是由學生通過小組交流和討論，將自己有關游戲的構想由零碎的片段變成一個個具體的問題描述。這個過程中，學生經歷了建模、抽象、分析等計算思維的訓練。

2.關于“畫流程圖”與“搭建程序”

在Scratch游戲化教學模式中，畫流程圖和搭建程序雖然是兩個不同的步驟，但實際上很多時候，畫流程圖實際上也就是在搭建程序。這是因為Scratch本身就是采用模塊化的積木式搭建方式。如果學生覺得畫流程圖太難，可以考慮以教師引導學生畫流程圖開始。流程圖的繪制過程經歷了計算思維中的分解、抽象、概括、模塊化等過程。

3.關于“推廣”

按照計算思維的要求，“推廣”這個步驟應該是學生在能夠解決問題之后，將這種解決問題的思路和方法推而廣之，成為解決某一類問題的普遍的方法，并內化為學生的計算觀念。在我們給出的基于計算思維的Scratch游戲化教學模式中，我們在“推廣”這個步驟，將焦點放在“再利用和再創作”上。主要是考慮到對于中小學生，這種遷移的能力不是太好去衡量，希望通過“再利用和再創作”，讓學生在這個過程中，去內化和遷移計算思維。

參考文獻

[1]唐文中，郭道明，李定仁.小學游戲教學論[M].南昌：江西教育出版社，1995：1-12.

[2]王旭卿.從計算思維到計算參與：美國中小學程序設計教學的社會化轉向與啟示[J].中國電化教育，2014，（3）97-99.

[3]王旭卿.面向三維目標的國外中小學計算思維培養與評價研究[J].電化教育研究，2014，（7）48-51.