在Scratch教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的教學(xué)策略

摘要：計算思維培養(yǎng)中抽象是一個關(guān)鍵點。結(jié)合小學(xué)信息技術(shù)課的現(xiàn)狀和問題，利用一節(jié)課就能完成的小程序，帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷一個比較完整的程序設(shè)計的過程，并在分析過程中細(xì)化，幫助學(xué)生在“界定問題”、“抽象特點”、“建立關(guān)系模型”等方面完成“抽象”的過程，利用流程示意圖引導(dǎo)學(xué)生由形象思維過渡到抽象思維，逐步形成學(xué)生的計算思維培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：計算思維;抽象

一、研究的背景

信息時代的來臨，數(shù)字化和計算化使得社會發(fā)生巨大變化，這些影響著人們的工作、生活和思維方式。計算思維逐漸引發(fā)更多教育界的關(guān)注，2006年周以真教授提出了計算思維的概念：是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念，求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為的一系列的思維活動，其本質(zhì)是抽象和自動化。小學(xué)階段的編程教學(xué)內(nèi)容對培養(yǎng)學(xué)生的計算思維有一定的優(yōu)勢。

二、存在的問題

目前，小學(xué)信息技術(shù)中編程教學(xué)，還存在很多現(xiàn)實問題。問題一，課時不夠。國家課程中將信息技術(shù)和勞動技術(shù)納入到了綜合實踐活動課程中，有些地區(qū)信息技術(shù)課被安排為兩周一課時。問題二，有些程序比較大，一課時完成不了，學(xué)生不能在一節(jié)課中體驗一個完成的分析過程，思維訓(xùn)練容易斷層。問題三，學(xué)生的操作水平和思維能力差異比較大，由于內(nèi)容和思維斷檔，大腳本需要多課時完成時，學(xué)生計算思維能力的差距越來越大。問題四，學(xué)生面對要實現(xiàn)的效果，無從下手，獨立完成很困難。基于編程教學(xué)中存在的這些問題，適當(dāng)?shù)姆椒ú呗钥梢跃徑膺@些問題。

三、解決策略

（一）引領(lǐng)學(xué)生在一節(jié)課中感受較完整的分析過程

按照認(rèn)識Scratch軟件、順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)、分支執(zhí)行結(jié)構(gòu)、循環(huán)執(zhí)行結(jié)構(gòu)編寫思路，選擇一些腳本不太復(fù)雜，符合小學(xué)生年齡特點的游戲內(nèi)容，組成學(xué)生學(xué)習(xí)Scratch的載體。如《小貓快跑》、《貓捉老鼠》、《隨機(jī)加法題》、《點餐系統(tǒng)》、《猜數(shù)字》等小游戲，一節(jié)課就能幫助學(xué)生體驗編程的一般過程：需求分析、流程示意圖建立模型關(guān)系、初步編寫、測試調(diào)整、新需求產(chǎn)生、編寫調(diào)試。由于程序不太復(fù)雜，學(xué)生比較容易建立起角色間的結(jié)構(gòu)模型，也就容易完成抽象的過程。一節(jié)課中經(jīng)歷了比較完整的編程過程，對于培養(yǎng)學(xué)生的計算思維行之有效，并逐步提升學(xué)生利用計算機(jī)解決問題的意識和能力。

例如《貓捉老鼠》一課中分為四個教學(xué)環(huán)節(jié)：激發(fā)興趣引發(fā)思考、嘗試操作學(xué)習(xí)新知、互相檢測鞏固練習(xí)和開拓思路創(chuàng)新思維四個環(huán)節(jié)。這樣的四個教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷了程序設(shè)計的一般過程。

在第一環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過玩兒游戲，確定研究問題，思考角色的特點以及他們之間的關(guān)系。這是初步的需求分析。第二環(huán)節(jié)是本節(jié)課的重要環(huán)節(jié)，分析角色的特點、利用流程示意圖建立關(guān)系模型，結(jié)合關(guān)系模型選擇合適的命令，試著編寫腳本。這里學(xué)生經(jīng)歷了“需求分析、流程示意圖建立模型關(guān)系、初步編寫”編程過程。在第三環(huán)節(jié)“互相檢測鞏固練習(xí)”中，主要通過學(xué)生間的檢測起到教學(xué)反饋的效果，為下一環(huán)節(jié)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。在第四環(huán)節(jié)“開拓思路創(chuàng)新思維”中，學(xué)生說出準(zhǔn)備增加改進(jìn)的新想法，這也就是編程中的“測試調(diào)整、新需求產(chǎn)生、編寫調(diào)試”。這樣的四個環(huán)節(jié)，以小程序為載體，一節(jié)課中幫助學(xué)生經(jīng)歷的編程的一般過程。

（二）分解抽象過程，幫助學(xué)生完成抽象建模

編程教學(xué)中，學(xué)生在課堂上能夠跟隨教師的引導(dǎo)，最終實現(xiàn)腳本的編寫。但是，面對新的效果，或是自己想要編寫的效果時，無從下手，沒有頭緒。這與學(xué)生的年齡特點有一定的關(guān)系，抽象思維還在發(fā)展中，能力水平受到限制;另外，沒有分析的方法、思路也是學(xué)生不能獨立完成的因素之一。計算思維的本質(zhì)是抽象和自動化，抽象時需要搭建好關(guān)系模型，組織數(shù)據(jù)，利用有效算法編寫成計算機(jī)可以自動化完成的語言。抽象在編程初期顯得尤為重要，要幫助學(xué)生經(jīng)歷：界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)這樣的過程，最終實現(xiàn)腳本編寫。

以《猜數(shù)字》為例，抽象的過程是這樣的：

確定研究主題——實現(xiàn)人機(jī)交互效果猜數(shù)字;

抽象特點——人機(jī)交互、合理判斷選擇分支;

建立關(guān)系模型——分析角色間的關(guān)系，實現(xiàn)效果的流程示意圖;

合理組織數(shù)據(jù)——算法與玩法的區(qū)別。

利用有效設(shè)問，結(jié)合學(xué)生的交流，幫助學(xué)生梳理抽象的過程。

抽象環(huán)節(jié)越細(xì)致，越容易讓學(xué)生界定問題、抽離特點、建立關(guān)系模型、確定算法，最終完成腳本編寫、調(diào)試。

學(xué)生通過這個抽象的過程，解決了面對要實現(xiàn)的效果無從下手的問題。這個問題目前也是存在小學(xué)編程中的主要問題。帶領(lǐng)學(xué)生分析的過程雖然比較耗費(fèi)時間，但是長此以往訓(xùn)練下去，對培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)解決問題的能力，也就是學(xué)生的計算思維肯定非常有益。

（三）利用流程示意圖幫助學(xué)生搭建程序設(shè)計和腳本之間的關(guān)系

流程圖是需求分析時的一個有效手段，但是對于小學(xué)生來說過于專業(yè)，為此要簡化為圖形、文字、箭頭組成的流程示意圖，便于學(xué)生分析理解。學(xué)生能夠借助示意圖分析效果，了解流程走向，再將用到的命令羅列在示意圖一側(cè)，就可以幫助其建立起需求分析和腳本之間的聯(lián)系，也是梳理算法的有效手段之一。

教孩子編程，并是不要把其培養(yǎng)成程序員，而是利用計算思維去發(fā)現(xiàn)和解決生活、學(xué)習(xí)中的問題。這種思維方式不僅僅是信息技術(shù)學(xué)科的核心能力，也是現(xiàn)代人必備素養(yǎng)之一。用一些方法引導(dǎo)學(xué)生計算思維的培養(yǎng)與發(fā)展，幫助其形成必備品格和關(guān)鍵能力。

參考文獻(xiàn)：《基于可視化編程的計算思維培養(yǎng)模式研究》郁曉華?肖敏?王美玲?陳妍

北京市朝陽區(qū)教育研究中心附屬小學(xué)?宋京妍