巧用思維導(dǎo)圖培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的優(yōu)勢(shì)

楊鳳

［摘 要］隨著時(shí)代的進(jìn)步、技術(shù)的革新，教學(xué)不再僅僅是傳授學(xué)生知識(shí)，更要求學(xué)生具備計(jì)算思維能力，就如同具備聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫能力一樣重要。在Scratch教學(xué)中，教師可運(yùn)用思維導(dǎo)圖來(lái)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力。在創(chuàng)作“大魚吃小魚”的游戲時(shí)，教師通過(guò)思維導(dǎo)圖讓學(xué)生知道結(jié)構(gòu)、確定流程、創(chuàng)新構(gòu)思、分享交流等，這樣能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生整合知識(shí)以及創(chuàng)新思維發(fā)展，有效提高學(xué)生計(jì)算思維能力。

［關(guān)鍵詞］思維導(dǎo)圖；計(jì)算思維；Scratch

［中圖分類號(hào)］ G43［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1007-9068（2022）33-0090-03

一、思維導(dǎo)圖的概念

思維導(dǎo)圖，也稱為心智圖，是由英國(guó)學(xué)者托尼·巴贊于20世紀(jì)60年代提出的一種具有放射性、全腦式的可視化思維工具，改變了傳統(tǒng)草擬筆跡雜亂無(wú)章、思路不清晰和重點(diǎn)不明確等缺點(diǎn)。思維導(dǎo)圖把單調(diào)、復(fù)雜的信息利用符號(hào)、關(guān)鍵詞、數(shù)字、線條等轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)單明了、層次分明的圖文形式，使人們從繁雜、冗余的文字信息中掙脫出來(lái)。運(yùn)用思維導(dǎo)圖，可以充分發(fā)揮左腦和右腦的協(xié)調(diào)功能，將傳統(tǒng)的單向思維變成多維思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

二、計(jì)算思維的概念

2006年，卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)的周以真教授首次對(duì)計(jì)算思維的概念進(jìn)行明確的界定：計(jì)算思維是運(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)廣度的一系列思維活動(dòng)。而對(duì)小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)則側(cè)重于問(wèn)題解決能力和思維能力，主要包含以下五個(gè)要素：1.自動(dòng)化，即計(jì)算機(jī)科學(xué)的方式；2.算法，即對(duì)問(wèn)題的各種分析和思考；3.邏輯，即各種問(wèn)題引發(fā)出來(lái)的相互關(guān)系和可能性；4.優(yōu)化，即對(duì)問(wèn)題的解決方案進(jìn)行完善；5.抽象，即利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的方式對(duì)問(wèn)題解決的方法和思路進(jìn)行歸納和整理。

三、思維導(dǎo)圖在Scratch課堂教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

以下就以“大魚吃小魚”一課為實(shí)例，闡述在Scratch課堂教學(xué)中運(yùn)用思維導(dǎo)圖來(lái)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力所起的重要作用。

1.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

江蘇省常州市的小學(xué)是從五年級(jí)就開(kāi)始學(xué)習(xí)少兒編程Scratch。Scratch較傳統(tǒng)的編程有很大的區(qū)別，不再使用編程語(yǔ)言，而是用圖形化的形式開(kāi)展編程活動(dòng)，但是對(duì)編程思維的要求卻是如出一轍的。機(jī)械重復(fù)、枯燥乏味的計(jì)算思維學(xué)習(xí)讓學(xué)生開(kāi)始產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。而思維導(dǎo)圖用文字、數(shù)字、圖像、顏色、符號(hào)等元素將計(jì)算思維可視化，直觀地將要傳送的計(jì)算思維信息傳送給學(xué)生，以此來(lái)增加編程教學(xué)的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)積極地參與學(xué)習(xí)，把被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，讓學(xué)習(xí)編程成為一件樂(lè)事兒。

環(huán)節(jié)一：試玩游戲，明結(jié)構(gòu)

在課的開(kāi)始，為了激發(fā)學(xué)生的興趣，教師用一個(gè)現(xiàn)成的“大魚吃小魚”的游戲讓學(xué)生玩一玩，了解游戲中涉及的角色以及各個(gè)角色在游戲中發(fā)揮的作用，使學(xué)生對(duì)游戲的整體概念有一個(gè)清晰的邏輯認(rèn)識(shí)，獲得邏輯思維能力的提升。

環(huán)節(jié)二：繪制導(dǎo)圖，定流程

通過(guò)前面的玩游戲，學(xué)生大致了解了整個(gè)游戲的角色及過(guò)程，接下來(lái)做游戲?qū)W生就目標(biāo)明確了，不會(huì)漫無(wú)目的地去制作。游戲的整個(gè)制作過(guò)程都用思維導(dǎo)圖來(lái)完成，學(xué)生通過(guò)思維導(dǎo)圖將抽象思維逐一地具體化。這樣利用思維導(dǎo)圖來(lái)分析背景、角色及其相應(yīng)的關(guān)系，能很好地鍛煉學(xué)生的算法思維和邏輯思維。教學(xué)過(guò)程主要分為以下兩個(gè)步驟。

第一步：游戲中涉及的基本角色及背景，通過(guò)玩游戲?qū)W生都已經(jīng)清楚，然后教師通過(guò)思維導(dǎo)圖（如圖1）讓學(xué)生更清晰地知道游戲的整體思維框架，接著導(dǎo)入背景和角色（如圖1）效率會(huì)更高。

第二步：游戲的基本背景和角色導(dǎo)入以后，教師通過(guò)思維導(dǎo)圖逐一分解每一個(gè)角色在游戲中起到的作用，完成了哪些動(dòng)作。

小魚：在沒(méi)有遇到大魚之前小魚是自由自在地游動(dòng)，在遇到大魚后小魚消失了再出現(xiàn)，這是我們表面所看到的游戲現(xiàn)象。接下來(lái)就要通過(guò)現(xiàn)象編腳本。對(duì)于小魚自由自在地游動(dòng)，學(xué)生在之前的課堂學(xué)習(xí)中就已經(jīng)掌握，所以能很快地梳理出思維導(dǎo)圖；小魚消失后再出現(xiàn)則涉及什么是廣播、廣播怎么用、誰(shuí)發(fā)廣播、誰(shuí)接收廣播等一系列的問(wèn)題。這時(shí)學(xué)生通過(guò)小組合作繪制思維導(dǎo)圖將腳本思路整理出來(lái)，思維導(dǎo)圖（如圖2）就能更清晰地展示廣播的發(fā)出者是誰(shuí)，在什么時(shí)候發(fā)出，發(fā)出后又會(huì)有怎樣的效果，讓學(xué)生都能很好地理清其中的關(guān)系。思維導(dǎo)圖的運(yùn)用可以更好地鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維能力。

大魚：移動(dòng)的方式是跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)，遇到小魚時(shí)張嘴就吃，這是游戲現(xiàn)象。接下來(lái)同樣根據(jù)現(xiàn)象寫腳本，學(xué)生通過(guò)小組合作完成思維導(dǎo)圖（如圖3）。思維導(dǎo)圖直觀地寫出大魚是接收廣播的一方，既避免了發(fā)生不必要的混淆，也將重難點(diǎn)（廣播的使用）清晰地展示出來(lái)。厘清相應(yīng)的關(guān)系也可以很好地鍛煉學(xué)生的算法思維。

2.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

Scratch編程教學(xué)的核心是計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的方式是讓學(xué)生來(lái)講自己的編程思路，教師補(bǔ)充，師生用語(yǔ)言的方式來(lái)進(jìn)行互動(dòng)。而思維導(dǎo)圖是一種思維可視化的工具，它可以將學(xué)生的計(jì)算思維過(guò)程清晰地展現(xiàn)出來(lái)。這種可視化的視覺(jué)符號(hào)可以激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，使思維無(wú)限地延伸，從而使學(xué)生的創(chuàng)新思維能力可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖的過(guò)程也是學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、形成方案的思考過(guò)程。這一過(guò)程能有效地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算思維的優(yōu)化。

環(huán)節(jié)三：利用導(dǎo)圖，創(chuàng)新思

在完成基本的游戲設(shè)置后，學(xué)生開(kāi)始發(fā)揮想象，想一想在海底還會(huì)有哪些生物存在，它們之間又可以發(fā)生怎樣的故事。在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生為游戲增加新的角色，為新的角色設(shè)計(jì)活動(dòng)，從而抽象思維能力得到很好的提升。（如圖4）

3.幫助學(xué)生整合知識(shí)

Scratch編程學(xué)習(xí)從最簡(jiǎn)單的單個(gè)指令模板開(kāi)始，到最后利用多個(gè)指令模塊進(jìn)行游戲創(chuàng)作結(jié)束。在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中除了要掌握這單個(gè)指令的知識(shí)點(diǎn)，還要學(xué)會(huì)將這些單個(gè)指令進(jìn)行整理、歸納，形成一個(gè)完整的知識(shí)體系。而思維導(dǎo)圖可以把零散的、片段式的知識(shí)整合在一張可視化的圖式上進(jìn)行展示，讓學(xué)生把舊新知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，形成一張知識(shí)網(wǎng)，無(wú)形中提升了學(xué)生抽象思維能力。

環(huán)節(jié)四：展示導(dǎo)圖，促交流

通過(guò)一節(jié)課的游戲設(shè)計(jì)和制作，學(xué)生的作品終于完成了。此時(shí)，教師讓學(xué)生分享交流作品，相互學(xué)習(xí)，促使彼此利用差異資源更好地設(shè)計(jì)作品。在分享作品的過(guò)程中，學(xué)生開(kāi)始只是展示自己設(shè)計(jì)的作品、演示作品的效果，對(duì)于編程思路沒(méi)有很好地與大家分享。接著，教師再讓學(xué)生把游戲的思維導(dǎo)圖（如圖5）呈現(xiàn)出來(lái)，使同伴一目了然地看到游戲的設(shè)計(jì)思維，從而更直觀地學(xué)習(xí)、指正。此時(shí)的思維導(dǎo)圖便是將新知舊識(shí)很好地展現(xiàn)出來(lái)，形成了一張知識(shí)思維網(wǎng)。

環(huán)節(jié)五：運(yùn)用導(dǎo)圖，利提升

課程結(jié)束時(shí)，學(xué)生基本能夠通過(guò)思維導(dǎo)圖的形式，將這節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行再次梳理，并總結(jié)出本節(jié)課的編程思路。思維導(dǎo)圖的使用，無(wú)疑大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，有利于幫助他們理解如何綜合使用控件更好地制作游戲。較之前的教學(xué)方式，思維導(dǎo)圖能夠?qū)⒕幊痰挠?jì)算思維更加清晰直觀、一目了然地展示出來(lái)，把計(jì)算思維可視化，進(jìn)而培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新的意識(shí)。

四、思維導(dǎo)圖在Scratch編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的應(yīng)用前景展望

Scratch是一門鍛煉學(xué)生計(jì)算思維的課程，而思維導(dǎo)圖正好可以將計(jì)算思維可視化。兩者的結(jié)合，可以幫助學(xué)生更高效地學(xué)習(xí)編程，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，有效地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。但從目前思維導(dǎo)圖在Scratch課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的應(yīng)用來(lái)看，仍然需要更進(jìn)一步的發(fā)展。

1.加強(qiáng)理論與實(shí)踐的深層結(jié)合

在目前的Scratch教學(xué)中，研究者對(duì)于思維導(dǎo)圖的研究往往只能關(guān)注到理論或?qū)嵺`中的一個(gè)，很少有將兩者結(jié)合在一起的。所以，將理論研究和實(shí)踐應(yīng)用綜合研究是非常有必要的。在正確的理論研究的基礎(chǔ)上，才能更好地進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用；而有效的實(shí)踐應(yīng)用也能更好地促進(jìn)理論研究。

2.開(kāi)展教師使用思維導(dǎo)圖教學(xué)培訓(xùn)

從目前思維導(dǎo)圖在Scratch課程中培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力情況來(lái)看，大多數(shù)研究者只是剛剛開(kāi)始嘗試并且在很緩慢地前進(jìn)，甚至有的只是停留在起步階段。所以，對(duì)教師群體開(kāi)展專業(yè)的教學(xué)理論和教學(xué)技能的培訓(xùn)是必要的，這樣可以大大提高教學(xué)效率。

3.促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革

Scratch是一種圖形化的兒童編程，通過(guò)控件的拖拽來(lái)完成程序的編寫，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但是無(wú)論怎樣的編程環(huán)境也逃脫不了編程思維所帶來(lái)的枯燥學(xué)習(xí)。思維導(dǎo)圖的加入，讓Scratch編程課堂學(xué)習(xí)的模式發(fā)生了巨大的變化。學(xué)生通過(guò)繪制思維導(dǎo)圖來(lái)展現(xiàn)自己的編程思維，交流各自的編程思維，教師通過(guò)思維導(dǎo)圖進(jìn)行編程思維的點(diǎn)撥，讓編程思維不再是空談。與此同時(shí)，學(xué)生也可以通過(guò)思維導(dǎo)圖來(lái)理順、修改、創(chuàng)新自己的編程思路，改變了學(xué)生以往被動(dòng)的學(xué)習(xí)模式。

筆者相信，只要大家敢于嘗試，思維導(dǎo)圖定會(huì)成為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一種高效工具，在拓展學(xué)生思維、培養(yǎng)整合思維方面會(huì)起到不容忽視的作用，幫助學(xué)生去解決各種問(wèn)題。我們期待，學(xué)生的計(jì)算思維在學(xué)習(xí)和分享中有效發(fā)展！同樣，學(xué)生也能將這種行之有效的思維方式用到其他學(xué)科的學(xué)習(xí)和生活中，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 趙丹楊.思維導(dǎo)圖在小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].四川師范大學(xué)，2016.

[2] 閆守軒.思維導(dǎo)圖：優(yōu)化課堂教學(xué)的新路徑[J].教育科學(xué)，2016，32（3）：24-28.

[3] 甘曉琳.淺談思維導(dǎo)圖在中小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)教育科研，2018（2）：9-11.

（責(zé)編 韋淑紅）