基于Scratch軟件培養中學生的計算思維能力

摘 要：在信息時代，計算思維是人們認識問題，解決問題的重要工具之一。在素質教育的背景下，思維能力亦是當代學生所必備的重要技能之一。本文通過中小學信息技術新課標及多年的信息技術學科教學經驗淺談基于Scratch軟件如何培養中學生的計算思維能力。

關鍵詞：計算思維能力;中學生;Scratch軟件

一、 引言

根據國家信息技術課程標準：在新課改的大背景下，計算機教學除了要傳授計算機知識，更要發展學生智力，培養學生的信息技術能力。中小學信息技術新課標表明：在中學，除了要培養學生基本的信息技術知識，也要展開基礎的漢語言編程教學，以培養“更完整的人”。如今，培養學生的計算思維亦是培養學生學科核心素養的重要組成部分之一。古人云：“授人以魚，只供一飯之需，而教人以漁，則將終身受用無窮。”教師在教學時要避免進行填鴨式教學，重視學生智力和能力的培養。思維能力的培養是能力培養的核心。因此，在中學信息技術學科培養學生計算思維的重要性不言而喻。

二、 計算思維的重要性

計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。即指一種用計算機邏輯解決問題的思維，將問題分解，通過邏輯分析和細分步驟構思解決方案，從而形成問題解決的模型。它不局限于計算機學科，說到底計算機只是一種工具。

信息技術具有抽象性，學生學習時需要較好的邏輯能力。所以培養學生的計算思維，能夠提升學生對計算機課程的學習能力。計算機課程的實際編程是為了滿足項目開發需求，而項目的開發就需要對用戶的需求進行理解、把專業功能模塊轉化為切實可行的數據結構模型，以具體算法實現。這些過程都需要解決問題，分類，具象的思維能力，而這些能力恰恰是計算思維的主要方面。從中學生特點來說，進入初中習的學生正處于富有朝氣的青春階段，在這一階段的他們喜愛活動，新鮮事物，但是對于思維能力還處于較弱的時期。所以要通過在校學習的時間，進行計算思維的培養。

三、 基于Scratch軟件培養中學生的計算思維能力

（一） 為何選擇Scratch軟件作為培養中學生計算思維的工具

1. Scratch軟件與傳統編程軟件不同，并未強調復雜的代碼編寫功能，而是軟件內部已具備相應的程序模塊，令學生采取模塊堆疊的形式完成程序的編寫。此外，圖形模塊能夠降低學生的記憶難度，從而提高學生的操作便利性，學生學習Scratch編程的過程不再是枯燥的命令組合的集成，而是類似于積木游戲。學生能提前預演自己所編寫的程序，從展示區域直接觀察程序的效果。這些腳本代表編程語言中的循環語句、條件判斷語句，甚至是鏈表語句。中學生通過運用Scratch軟件編寫程序，可以幫助他們更好的理解編程語法及語句結構，為他們在以后學習更高級的編程語言打下良好基礎。

2. 在Scratch的程序編寫階段，對于學生計算思維的培養具有重要意義。例如：在經典例題“兔子繁殖問題”中，可以運用循環的次數計算任一個月兔子對數的值，從而了解變量分別進行累加的方法，這就體現了計算思維中遞歸思想與方法。并且實現某個目標并非只有一種編寫方式，學生可以采用不同的編寫方案來完成同一目標，但學生需要從中尋找到最佳的方案，這便是計算思維的優化問題。讓Scratch軟件不僅成為培養學生計算思維的熱門工具，同時也是學生對機器人的設計與制作實現的重要載體之一。

（二） 基于Scratch軟件培養中學生計算思維能力的方式

1. 引導學生學會分析

在教學過程中，我感覺學生對Scratch軟件興趣很大，特別是當教師演示一些編寫的小游戲、小故事例如對“兔子對數的計算”“水仙花數”等時，學生們都顯得躍躍欲試。但當真正開始編寫時，有些學生卻對著題目一籌莫展，不知如何下手。所以，在教學中，教師要注重滲透分析的方法，引導學生分析、討論，引導學生在理解的基礎上學習。

2. 選取活潑生動的實例

優秀的實例能夠激發學生的學習熱情，編程不能僅僅是程序設計，更應該在實例中灌輸相關的知識點。因此，在實際的教學中，教師要選取貼近學生生活的實例，并且保持實例之間的知識聯系和遞進關系。總之，在教學中，實例的精心選取和設計是非常重要的。

3. 給學生充分探究的時間和合作交流的空間

中小學程序設計教學的一個重要目標就是要培養學生的自主探究精神和創新能力，而合作交流則是程序設計教學的重要組織形式之一，也是學生最喜歡的學習方式之一。在合作學習中，可以讓需要解決的問題從學生中來、到學生中去，進而提升學生的綜合運用能力，為學習程序設計創設良好的氛圍。

四、 基于Scratch軟件培養學生計算思維的具體措施

（一） Scratch校本教材的編寫

本人在2018年編寫了名為“邊算‘編學”的校本教材。本書基于Scratch軟件緊密圍繞“計算思維”這一核心思想，突出重點培養學生的計算思維能力。整本書從邏輯上構成符合青少年學習規律的系統化結構，通過對大量實例的探究和剖析，在從了解知識到應用的過程中，重構知識點的關系，突出并強化知識和應用兩者之間的聯系，注重思維和能力的訓練。中學生可以在簡單到復雜的任務中掌握編程的思想，從而激發對程序設計的興趣。本書每一章節后都有拓展內容，意在強化中學生的思維能力。

（二） 開設機器人編程社團

在本人就職的學校，從2011年始在原有的信息技術社團基礎上成立了名為“8+1>9”的程序開發信息技術社團，到目前已經招募培養了8批學生。學校信息中心在培訓教學中積累了豐富的經驗，總結了許多可資參考和實踐操作的心得體會。基于培養學生計算思維的基礎上鍛煉學生的動手能力、創新能力和團隊意識。并且通過讓學生參加各類編程比賽，來提升學生的能力。2011年至今“8+1>9”社團在參加全省、全市各類科技比賽中均取得了傲人的成績。

五、 結語

中小學階段的程序設計并不是要將所有的學生培養成為編程高手，而是要求能夠培養學生的計算思維與編程的思想，更重要的是培養學生學習的興趣。隨著貴州大數據與人工智能的發展，信息技術人才如雨后春筍般地出現。培養學生的計算思維，利于他們在科技活動中增長知識，樹立創新和競爭意識。

參考文獻：

[1]Scratch培養孩子的計算思維[J].堅果學院-少兒編程，2018（9）.

作者簡介：

王宸，貴州省貴陽市，貴陽市第十九中學。