指向計算思維培養的編程教學策略建構與實踐

徐吉

計算思維已發展成為當下教育界的一個熱點，并越來越受到眾多專家和學者的關注。在當前初中編程教學中，相當數量的教師往往是先通過范例模仿讓學生掌握技術操作，在此基礎上再要求學生利用所學技術解決實際問題，顯然，這樣的教學模式會把大量的精力聚集在代碼語法的編寫和修改上，不利于學生計算思維的培養。因此，以初中信息可視化積木塊編程工具Scratch編程教學為例，探索基于計算思維培養的編程教學策略建構的教學實踐具有重要的意義。

計算思維培養的教學途徑

所謂計算思維就是針對某一問題解決的一種新型思維方式，即從學生感興趣的真實情景問題出發，將其抽象出計算機能夠識別的問題模型，然后通過判斷、分析與綜合各種信息資源，形成解決問題的方案，最后應用計算機程序自動化幫助我們有效解決問題。因此，基于以上計算思維認識，結合建構主義、“做中學”以及合作學習等理論，在初中信息科技學科教學計算思維培養中，教師應通過以下兩種途徑實現。

1.觀察分析找出解決問題的方法

無論是互動數字作品制作，還是故事、動畫的設計，教師都應將具體的問題抽象成為動作、角色、背景，并通過相應的程序設計實現其效果，因此，教師應及時幫助學生通過觀察分析等方法找出解決問題的方法，即鼓勵學生先用自然語言描述具體問題情景，然后將其轉化為Scratch功能模塊，最后通過運行Scratch腳本形成具體的問題解決方式。這種方式不僅能夠讓學生親歷計算思維建構過程，而且能夠有效鍛煉學生的計算思維，深化計算思維形象化、抽象化、自動化和迭代遷移的本質。

2.解決特殊問題推向解決一般問題

學生在編程探究嘗試過程中難免會出現“碰壁”的現象，因此，教師還應最大限度地為學生搭建解決問題的腳手架，在此基礎上，鼓勵學生不斷梳理歸納操作過程，反思問題解決過程中所運用的思維方式，并促使學生及時將所學習到的計算思維遷移到其他問題解決過程之中。這種教學方式不僅能夠培養學生的計算思維能力，而且能夠幫助學生逐漸形成對動畫設計開發的思維方法和經驗。

基于計算思維的Scratch編程教學策略

1.創設問題情境，導學質疑

情境的創設可以有效激發學生興趣，促使學生最大限度地進入到編程教學之中，因此，在初中Scratch編程教學中，教師應結合所授內容，緊緊圍繞問題主線，通過問題情境促使學生深入其中，進而實現課程教學目標。值得強調的是，有時學生提出的問題并不完善，教師應及時引導學生根據所授教學內容提出問題。

2.引導自主學習，解決疑問

知識的獲得是學生自主探究和建構的過程，為了促使學生能夠自行解決實際問題，教師應借助任務型教學方式，設定多層次的任務，并充分發揮學生的主觀能動性，及時引領學生通過微課、網絡資源、書籍等方式解決自主學習過程中所遇到的問題。值得注意的是，對于學習能力較弱的學生，教師應通過微視頻的方式要求學生完成操作任務;對于學習能力較強的學生，可以借助參考書籍完成任務。對于那些學生不能有效解決的問題，教師應及時引導，深入了解問題的所在，并有針對性地采取措施。

3.發揮支架作用，及時反饋

計算思維的培養并不是一帆風順的，因此，教師應充分發揮腳手架的作用，及時通過引導的方式告訴學生應該如何思考，為什么會是這樣，進而最大限度地為學生營造和諧的氛圍，放手讓學生再探究、再嘗試。如在“小熊丁丁漫游記”教學設計中，不難發現每個學生解決同一問題的方式往往是不同的，究其原因，一是學生之間的個體差異較大，二是同一效果可能會有多種腳本編寫方式，這就勢必會造成一題多解的現象。此時，教師應營造和諧氛圍，鼓勵學生大膽表達自己的思維觀念，提出不同的解決方案，并最大限度地拓展學生的知識面和思維方式。

4.注重拓展應用，提升評價

靈活解決實際問題是初中Scratch編程教學的關鍵，為了進一步鞏固所學知識，在學生掌握Scratch程序設計基本知識之后，教師還應設計拓展任務，組織學生分享自己作品的設計思路及制作過程，有效幫助學生完善自己的知識體系，不斷梳理思路、開拓想法。同時，計算思維能力并不是一種可直接觀察到變化的能力，因此，在學生完成作品之后，教師還應通過作品分析、學習任務單以及認知網絡分析等方式進行綜合評定，幫助學生反思學習過程、了解自己計算思維的發展情況。

基于計算思維的Scratch編程教學實踐

策略的提出是為了更好指導實踐，而與理論知識課程不同的是，Scratch課程屬于編程類課程，如何在編程類課堂教學中有效培養學生的創新和思維能力一直是實踐的重點。下面以華東師范大學出版社初中信息科技教材“小熊丁丁漫游記”為例，探究使用Scratch制作互動數字作品時如何培養學生的計算思維。

1.情境導入，明晰問題

為了促使學生將已有的知識經驗與編程設計有機結合起來，有意識營造問題解決的氛圍，教師應根據“小熊丁丁漫游記”內容提出問題，通過“我說你做”的口令，引導學生猜想小熊丁丁路上行走和吃到奇異果后飛至童話世界的場景，再通過具體的視頻現實模擬，幫助學生形成舞臺背景、角色、左右行走、跳躍等概念，從而引出本節課程的主題，引導學生找到呈現問題的特點及解決思路。

2.任務驅動，分析問題

為了引導學生突出教學重點，突破教學難點，教師應通過提問、小組討論等方式引導學生探究，促使學生應用如“舞臺背景是否可以換成別的顏色或圖片”“如何控制小熊丁丁行走的方向”“為什么按下空格，小熊丁丁就可以起飛”等問題清單將大的問題逐漸分解成眾多細小的問題。并在此基礎上，引導學生做出分析思維導圖，進而將抽象的小熊丁丁漫游記轉化為具體的思維導圖。

3.實踐操作，改進方案

提出活動任務之后，教師應及時鼓勵學生通過教材、微課、網絡等資源揭示思維導圖中的角色指令，讓學生熟悉坐標、順序、循環、并行、事件、條件等概念，揭示小熊左右“行走”、跳躍等動作指令，并及時進行功能測試，有效形成小熊丁丁漫游記所描述的場景。在上述整個實踐探究過程中，教師應充分發揮腳手架的作用，逐步引導學生發現問題、建立模型、解決問題、改進設計。

4.評價總結，遷移應用

教師應以本節課程小熊丁丁漫游記Scratch編程設計中的收獲為主題，要求學生總結Scratch制作互動數字作品的具體做法和隱藏在其中的計算思維。同時，引導學生通過學習任務評價單，如表1，進行自評、互評，合理地表達學生的計算觀念，激發學生的新想法、新觀點。此外，為了拓展學生的思維，有效促進知識遷移，教師還應鼓勵學生在課外應用所學知識不斷創新作品，加強學生計算思維的遷移應用。

為更好地培養學生的計算思維，教師應進一步通過問題情境創設、引導學生自主探究、構建多元評價體系、促進知識遷移應用等方式不斷提煉有效培養學生計算思維的策略，引領學生走向深度的認知學習，促進學生形成系統設計和解決問題的計算思維。

參考文獻

鄒濤濤. 面向計算思維培養的Scratch課程的教學設計與實踐[D]. 上海：上海師范大學，2020.

聶趙育. 中小學信息技術課中計算思維的培養策略分析[J]. 中小學電教，2018（6）.