Scratch環(huán)境下小學生計算思維的培養(yǎng)

劉佩燕

摘要：計算思維是中小學生必備的基礎(chǔ)技能，是中小學信息技術(shù)學科的核心素養(yǎng)，也是一項跨學科的基本素養(yǎng)，不僅涉及數(shù)學領(lǐng)域，也涉及計算機、科學、社會等領(lǐng)域。本文結(jié)合計算思維的含義，以《快樂“趕豬跑”——鍵盤控制及條件偵測》一課為例，設(shè)計在Scratch環(huán)境下運用有針對性的教學策略來培養(yǎng)學生的計算思維能力。

關(guān)鍵詞：計算思維;策略;Scratch;思維導(dǎo)圖;

南安普敦大學CynthiaSelby博士和John Woollard博士于2013年提出計算思維包括算法思維、評估、分解、抽象、概括這五大要素。根據(jù)計算思維的概念及其所包含的五大要素[1]，結(jié)合Scratch編程教學的特點，我校信息技術(shù)科組設(shè)計了“創(chuàng)設(shè)問題情境-正確描述問題—分解項目抽象建模—編寫腳本優(yōu)化糾錯-交流評價建立模型”的教學模式，在此教學模式下，結(jié)合計算思維的含義，我們設(shè)計了四個有效策略（如圖1）培養(yǎng)和提升學生的計算思維能力。一是運用自然語言正確描述問題的策略，提升學生的分解能力;二是運用思維導(dǎo)圖進行特征抽象，提升學生的抽象概括能力;三是運用學案引導(dǎo)、微課支撐的策略，引導(dǎo)學生思維發(fā)展;四是運用調(diào)試優(yōu)化策略，提高學生的算法思維。

下面以Scratch課程《快樂“趕豬跑”——鍵盤控制及條件偵測》一課為例，介紹Scratch編程教學培養(yǎng)計算思維的策略。

一、運用自然語言正確描述問題，培養(yǎng)學生計算思維

在本課中，主要以編寫快樂“趕豬跑”游戲為主線，學習繪制背景和角色、鍵盤的控制、顏色的偵測。鍵盤控制是與用戶進行互動的重要方式之一，因此本課重要前提是學生具有編寫鍵盤交互控制程序的能力，能為后面創(chuàng)作交互作品奠定基礎(chǔ)。因此，在本課中我通過創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學生學習的興趣，讓學生觀看游戲，分析描述（教學片斷1），再通過微課情境（如圖2）引出問題思考，促進學生的思維發(fā)展。

教學片段1：

師：同學們看，這是運動會上的“快樂趕豬跑”游戲，當你按下空格鍵的時候，這只豬就會自己跑到終點。

那你能用自己的話來講講這個游戲是怎么玩的的嗎？

生：①按住鍵盤上的空格鍵，小豬就會往前跑，②如果在路上遇到了第一個障礙物就會往上繞過去，③如果碰到了第二個障礙物就會往下繞開，④直至沖到終點碰到紅線。

二、運用思維導(dǎo)圖進行特征抽象，培養(yǎng)學生計算思維

程序設(shè)計前期需要對復(fù)雜事物進行抽象分析，學生往往不能馬上分析出來，需要教師先將任務(wù)進行分解，使學生理清思路，從而為下一步建立模型做好準備。

思維導(dǎo)圖是分析問題、輔助思考的好工具。本節(jié)課利用思維導(dǎo)圖工具，將程序?qū)嵗兴璞尘芭c角色、角色間的關(guān)系、角色的動作及對應(yīng)的指令，直觀地呈現(xiàn)出來，可以輔助學生進行問題的思考，將混亂的自然言語變得直觀而有層次。學生通過自己繪制思維導(dǎo)圖，歸納各部分的特征及動作的要領(lǐng)，降低整體的復(fù)雜性，一目了然，為接下來的腳本編寫搭建支撐。本節(jié)課在教師的引導(dǎo)下，學生運用在線迅捷思維導(dǎo)圖或者手寫的思維導(dǎo)圖方式對動畫進行分解，加深認識如圖3。

三、運用學案引導(dǎo)、微課支撐的策略，培養(yǎng)學生計算思維

通過問題的分析與思維導(dǎo)圖的繪制，學生有了基本的思路，接下來教師引導(dǎo)學生進行腳本的繪制，我設(shè)計運用微課支撐的策略，學生通過觀看微課1認識到要解決本節(jié)課的問題必須認識舞臺的坐標;通過觀看微課2，了解了坐標原點，y坐標，還知道把鼠標往上移，發(fā)現(xiàn)y坐標在不斷增加，相反地把鼠標往下移y坐標也在一直在減少等坐標規(guī)律。通過觀看微課3知道了（小豬角色）往上移動也就是y坐標要（增加）。

結(jié)合導(dǎo)學案（如圖4），學生通過思考學習如何編寫腳本，小組合作探究，先學后教的方式，在這整個過程中，不僅掌握了程序設(shè)計的思想，也提升了計算思維。為了更好地收集學生數(shù)據(jù)，學案練習采用“極域電子教學軟件”中的“發(fā)布考試”功能，將練習編輯成電子版發(fā)給學生，學生提交后后臺獲取學生的分數(shù)等數(shù)據(jù)（如圖5）。

四、運用調(diào)試優(yōu)化策略，培養(yǎng)學生計算思維

Scratch編寫程序后，程序的運行按照編寫好的順序逐條執(zhí)行，中間出現(xiàn)任何錯誤，都將可能導(dǎo)致輸出的結(jié)果與計劃的不一致，通過程序的運行，找出編寫程序的不足之處，將錯誤寫在導(dǎo)學案中，通過小組討論將問題解決。

在小組演示，展示優(yōu)秀作品及相應(yīng)的程序流程圖中，學生們通過圖示對比講解不同角色程序腳本的先后順序及等待時間，然后學生們進行評價和反思（如圖6學生作品）。

通過對作品的交流分享，不僅能學習別人的創(chuàng)意、技術(shù)，還有利于學生的思想交流。學生在交流分享中完成對知識的歸納總結(jié)，加深對整個過程的印象，從而使計算思維的理念逐漸深入。

總之，學生們通過學習做好作品后進行調(diào)試優(yōu)化，反思總結(jié)和作品展示、評價等進一步提升了計算思維。

美國小說家大衛(wèi)·福斯特·華萊士曾說：教育的目的不是學會知識，而是學會一種思維方式。因此，在Scratch編程教學中，培養(yǎng)學生的計算思維尤為重要。計算思維拉近了編程到生活的距離，使學生在編程學習的過程中得到思維的拓寬，緊跟時代的步伐。我們應(yīng)該不斷地培養(yǎng)學生的計算思維，讓計算思維改善學習方法，提升學習效率，解決更多的實際生活問題。

參考文獻：

[1]謝忠新，曹楊璐.中小學信息技術(shù)學科學生計算思維培養(yǎng)的策略與方法[J].中國電化教育，2015，（11）：116-120.

[2]梁永輝.Scratch程序設(shè)計教學中培養(yǎng)小學生計算思維的研究[J].教育信息技術(shù)，2018（增刊2）：83-86.