小學(xué)生計(jì)算思維與Scratch實(shí)踐研究

林坤炳

摘 要：計(jì)算思維是小學(xué)學(xué)段信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一，面對(duì)素質(zhì)教育的發(fā)展，小學(xué)信息技術(shù)教師也將教學(xué)的重點(diǎn)放在了培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維上。面對(duì)小學(xué)信息技術(shù)教育新要求，Scratch軟件逐漸被廣泛應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)課堂，并深受重視。該軟件符合小學(xué)生的學(xué)習(xí)思維發(fā)展規(guī)律，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)有著獨(dú)特作用。將深入探析小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)課堂上應(yīng)用Scratch軟件培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的有效對(duì)策，以優(yōu)化教學(xué)課堂，實(shí)現(xiàn)教學(xué)創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：小學(xué)生;計(jì)算思維;Scratch;實(shí)踐應(yīng)用

Scratch是一款面向青少年兒童開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的編程軟件，積木式是它的鮮明特點(diǎn)。該軟件的應(yīng)用十分簡(jiǎn)便，甚至在一些應(yīng)用過(guò)程中可以脫離鍵盤實(shí)現(xiàn)程序的組建，對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維、創(chuàng)新能力都有著獨(dú)特作用。將Scratch軟件引入信息技術(shù)教學(xué)課堂，不僅能夠豐富信息技術(shù)教學(xué)課堂，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文筆者也將結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，探析在Scratch教學(xué)實(shí)踐中如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維的有效培養(yǎng)。

一、計(jì)算思維的內(nèi)涵及特征

教育家周以真在2006年提出了計(jì)算思維這一概念，她將該概念界定為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)廣度的一系列的思維活動(dòng)。也就是說(shuō)運(yùn)用計(jì)算機(jī)邏輯來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題的思維，通過(guò)將問(wèn)題分解，進(jìn)行深度分析和細(xì)致步驟構(gòu)思來(lái)解決問(wèn)題，進(jìn)而建構(gòu)模型。

計(jì)算思維具有明顯的特征，首先表現(xiàn)在算法思想上，要求在解決問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其次表現(xiàn)在邏輯性和分析性上，強(qiáng)調(diào)在運(yùn)用科學(xué)的方式解決問(wèn)題的同時(shí)有效組合步驟，進(jìn)行資源整理。最后表現(xiàn)在思路優(yōu)化上。這是學(xué)生再進(jìn)行計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)時(shí)的必備思維，也是學(xué)生的計(jì)算素養(yǎng)之一。

二、Scratch教學(xué)中計(jì)算思維的表現(xiàn)

之所以強(qiáng)調(diào)要在Scratch軟件中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，是因?yàn)镾cratch軟件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中全方位地表現(xiàn)了計(jì)算思維。

在Scratch學(xué)習(xí)過(guò)程中，計(jì)算思維表現(xiàn)在利用算法解決問(wèn)題的自動(dòng)化上。它與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言截然不同，改變了單純的“敲擊”代碼的形式，而是通過(guò)拖曳定義號(hào)的程序模塊在“化繁為簡(jiǎn)”中做成可視化的指令塊來(lái)實(shí)現(xiàn)編程。該編程過(guò)程不僅具有自動(dòng)演示性，還具有直觀性，符合小學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn)。

同時(shí)在Scratch學(xué)習(xí)過(guò)程中，計(jì)算思維也體現(xiàn)在邏輯的組織和分析數(shù)據(jù)上。Scratch利用模型以及抽象模擬的方式來(lái)表示不同數(shù)據(jù)，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行程序的編寫。它能夠在可視化的基礎(chǔ)上將抽象的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為具體的程序內(nèi)容，具有直觀性，且能夠在分解、分析、解決問(wèn)題中實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維的延伸發(fā)展。

三、Scratch教學(xué)中學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的具體策略

基于上述所說(shuō)Scratch教學(xué)在實(shí)踐開(kāi)展中處處與計(jì)算思維的培養(yǎng)緊密銜接，因此教師才更要在教學(xué)實(shí)踐中利用Scratch軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的有效培養(yǎng)。

1.通過(guò)Scratch教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)自動(dòng)化

Scratch軟件與傳統(tǒng)編程軟件有所不同，它的內(nèi)部已經(jīng)具備相對(duì)完備的程序模塊，學(xué)生在進(jìn)行軟件編程的過(guò)程中只需要對(duì)程序模塊進(jìn)行堆疊，就可以完成程序的編寫。在模塊堆疊的過(guò)程中學(xué)生的記憶難度降低、操作便利性提升，編程游戲變成了積木游戲。教師可借助Scratch軟件這一特征，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)自動(dòng)化計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)。

如在開(kāi)展“角色的控制與停止指令”時(shí)，教師可先安排學(xué)生進(jìn)行角色扮演，在此基礎(chǔ)上要求學(xué)生進(jìn)行模仿命令功能活動(dòng)。通過(guò)軟件情境的體驗(yàn)，學(xué)生能夠了解相關(guān)的指令動(dòng)作，同時(shí)能夠在了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行編寫流程的推進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)任務(wù)的完成。

2.通過(guò)Scratch教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的任務(wù)分析和設(shè)計(jì)

為讓學(xué)生能夠在應(yīng)用Scratch軟件的過(guò)程中有效地分析問(wèn)題，并且設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序指令來(lái)解決問(wèn)題，教師就必須在教學(xué)過(guò)程中將教學(xué)關(guān)注點(diǎn)放在對(duì)Scratch軟件中的運(yùn)算符講解上，Scratch軟件中擁有眾多的數(shù)據(jù)概念，不同的數(shù)據(jù)概念有著不同的鏈表和變量意義。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)概念的深入分析，引入相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，能夠有效提高學(xué)生的計(jì)算思維。

3.通過(guò)Scratch教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的程序最優(yōu)化處理

在程序編寫的過(guò)程中我們能夠明顯感覺(jué)到程序的編寫絕不是一種邊寫方式，為發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)新性。教師必須給予學(xué)生足夠的學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)支持，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行程序的最優(yōu)化探索，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維從不同的角度解決問(wèn)題。為讓學(xué)生能夠找到程序的最優(yōu)化處理方式，教師可以通過(guò)布置微課或小組合作的方式讓學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考和合作交流。

如在學(xué)習(xí)“跨越障礙欄”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以為學(xué)生準(zhǔn)備障礙迷宮，要求學(xué)生找到最優(yōu)路徑避開(kāi)障礙的同時(shí)保證最快的速度。該任務(wù)活動(dòng)具有兩項(xiàng)任務(wù)要求，需要學(xué)生在設(shè)計(jì)程序的過(guò)程中滿足兩種目標(biāo)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。學(xué)生通過(guò)合作交流可以選取多種方案試驗(yàn)不同路徑并且進(jìn)行時(shí)間測(cè)算，不僅能夠在Scratch軟件應(yīng)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)程序的最優(yōu)化處理，也能夠提高自身的計(jì)算思維。

四、結(jié)束語(yǔ)

小學(xué)階段的學(xué)生極具想象力與創(chuàng)造力，Scratch軟件的出現(xiàn)恰好實(shí)現(xiàn)了學(xué)生能力的延伸與發(fā)展，對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。教師必須充分認(rèn)識(shí)Scratch軟件的教育價(jià)值，在實(shí)踐、應(yīng)用、創(chuàng)作中提高教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)學(xué)生計(jì)算思維能力的有效培養(yǎng)。

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編輯 段麗君