Scratch項目設計中滲透計算思維

任愛民

［摘要］ 小學生在計算思維培養方面有很多的途徑，編程學習就是眾多途徑中一個好的依托和抓手。在小學信息科技的Scratch編程教學中，通過系列教學實踐，運用項目化設計培養學生計算思維。本文從項目游戲化設計、項目生活化設計、項目開放化設計三個方面進行教學研究，使學生在探索、嘗試、練習中有效鍛煉、提升自身的計算思維能力，從而解決實際問題。

［關鍵詞］ 計算思維；項目化設計；Scratch教學；信息科技

信息科技學科核心素養中的計算思維是信息科技學科核心素養的本質反映，計算思維將信息意識、數字化學習與創新、信息社會責任牢牢地關聯在一起，形成相互影響、相互作用的統一整合體。

一、緣起：當下教學中存在的淺表學習

信息科技學科中的計算思維是指個體運用計算機領域的思想方法，在問題解決過程中用到的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。從抽象的算法思維角度來說，它合理抽象，算法高效；從理科的工程思維角度來說，它合理建構，實施高效。計算思維作為信息科技學科核心素養，是學生都應該具備的基本技能，而且計算思維也融于其他學科的學習中，對其他學科的學習起著促進作用，能夠讓學生終身受益。

受眾多因素影響，傳統的小學計算機教學中，學生的學習僅僅停留在表面，教與學中計算思維的培養嚴重缺失，主要表現在以下方面：（1）以“應用”做幌子，強調計算機基礎教育應該強化應用能力培養，一旦落到實處，仍偏向技能培訓；（2）以“濃縮+拼盤”的方式，簡單講解計算機軟硬件技術基礎的各種內容；（3）以計算學科教育研究的高度，討論計算學科的形態，計算學科的知識矩陣、方法論等，專業性過強；（4）在狹義的計算思維上挖掘和整理，雖然給人以新穎的感覺，但是深度不足。

二、聚焦：Scratch項目設計中的深度學習

數字化學習與創新，要求個體通過運用常見的數字化資源與工具，有效管理學習過程和學習資源，創造性解決問題，完成學習，形成新的思維品質。Scratch項目設計旨在讓學生運用多樣化、系統化的學習策略，把接收到的信息科技知識與技能深度加工，在過程中不斷質疑，從多個不同的角度進行思考，以此滲透計算思維。對此，本文以教學“賽車游戲”為例開展探索。

1.在學習方式上強調強強聯手

Scratch面向小學生，操作頁面簡單有趣，構成程序的命令和參數通過積木形狀的模塊實現，無須敲擊代碼，也無需使用鍵盤，只要鼠標拖動相應的模塊到Scratch的腳本中即可。深度學習指向思維的多層次、多感官和多維度，是一種系統性的學習。Scratch通過對多種知識信息加以聯結，實現程序教學與深度學習的有力結合，以將Scratch的教學實施得更深入、更全面、更系統、更豐富。

在教學時，我們不僅要讓學生認識虛擬的賽車游戲，嘗試設計其中的一部分程序，還可以從高精尖的自動駕駛技術出發，引導學生了解實現自動駕駛的基礎、實現自動駕駛必須要獲取的信息、傳感器的作用與安裝位置等多方面的知識，讓學生動手、動腦，培養利用信息科技解決問題的意識，并從中訓練學生的計算思維。

2.在認知角度上強調循序漸進

運用思維導圖能夠讓程序教學實現從具象到抽象的轉變。面對更加復雜的問題情境，Scratch思維方式認知下的深度學習在認知角度上對于計算思維的需要更加迫切，因此需要運用Scratch的思維對問題進行必要的歸納和類比，進一步增加認知上的全面性和方法上的趣味性。基于上述特征，需要教師從各個角度出發，尋找新思路，解決新問題。

學生通過課本預設的場地，學會利用獲取的信息及分支結構實現在必要的地點轉向或是直行。初步完成學習任務后，我們可以引導學生進一步分析，設計好賽車游戲調整速度與調整偏轉角度是游戲成功運行的關鍵。這樣，就能讓學生在現實問題的背景下優化策略，循序漸進地深入問題的本質與內核，并從中提升思維水平。

3.在學習過程上強調多元合作

Scratch教學的目標是讓學生掌握一定的項目開發能力，同時調動學生的創作激情，培養計算思維。項目式教學法可以將多元化的學習要素有機融合，讓學生在教師的指導下，以獨立或者合作的形式完成完整的項目活動，經歷從分析問題、設計程序到解決問題的過程，最后適當進行拓展延伸。

比如，教師可以深入設計，變課程為基礎場地賽、競速賽、挑戰賽。具體而言，通過基礎場地賽學生了解傳感器的作用并利用分支結構實現執行、糾偏；通過競速賽學生能夠深入理解所學到的解決問題方法的本質，深化對問題的認識；通過挑戰賽學生能學到如何利用單個傳感器實現賽車、如何通過更復雜的場地等問題，在更加現實的情境中全方位解決問題。

三、求索：Scratch項目設計中滲透計算思維

1.項目游戲化設計滲透計算思維

幾乎所有孩子都喜歡游戲。當學習中有游戲主題出現時，學生大多會格外興奮。我們在學習Scratch編程的時候，游戲也是最受歡迎、內容最多的主題之一。這是因為Scratch面向圖形角色編程的特性，省去了專業編程過程中繪圖、圖層疊加處理等復雜的工作，讓我們能夠很容易地在舞臺上放置角色、添加邏輯，快速實現創作并運行一個游戲。創作一個Scratch項目，需要用到各方面的知識，學生需要理解順序結構、分支結構、循環結構、會用表達式和變量等，這些都能培養學生的計算思維。在具體教學實施中，并不需要完全遵循固有的教學方法，即從先理解變量、表達式，再到學習三種程序結構這樣的方法，而是可以讓學生直接編寫游戲，在編寫過程中根據游戲的需求，讓學生通過直觀的圖例理解選擇語句、循環語句和變量等知識點。

我們還可以通過項目游戲化設計，讓學生設計與開發益智小游戲，將計算思維的訓練融入游戲設計主題課程之中，讓學生在游戲設計的過程中培養計算思維。以設計“克隆飛機大戰”小游戲為例，學生利用循環、選擇、表達式和隨機數實現敵機隨機出現并降落等。Scratch的學習與表達，更接近于學生日常的自然語言，有利于學生將自己的想法用圖形化的方式表達出來，他們自然愿意學，而且學習效果較好。

2.項目生活化設計滲透計算思維

杜威認為，最好的教育就是從經驗中學習、從生活中學習。Scratch教學也可以踐行生活化設計這一教學原則。比如，在設計項目“小蜜蜂采蜜”時，首先讓學生思考生活中一只蜜蜂是如何采蜜的，學生會說小蜜蜂要先尋找花朵，然后飛向花朵，停留在花朵上，最后再飛回蜂巢。教師就可以通過學生的語言描述，引導學生找到編寫程序的對應指令，再深入探究該如何實現循環采蜜的高階效果。學生在搭建程序的每一步操作中，都滲透著計算思維。

類似的設計還有很多，如“八禮四儀”“社會主義核心價值觀”等德育主題其實也可以貫穿Scratch項目學習模塊，將中華優秀傳統文化用現代信息科技呈現出來，具有一定研究意義和價值，符合立德樹人的教育理念。同時，在完成項目的過程中，學生的計算思維也得到了培養。

3.項目開放化設計滲透計算思維

一個好的Scratch項目，一定要具備拓展性與遷移性，即開放化的設計。要讓學生能夠做到舉一反三，能夠關注類似問題并有效解決。在教學“大魚吃小魚”時，教師可跳出傳統的順序選擇等語言教學，采用提出問題、分析問題、解決問題的方式來綜合培養學生的計算思維能力。隨后的拓展和延伸環節，可以詢問學生，當大魚吃到小魚時，大魚有什么變化？大魚在追擊小魚時，小魚有什么變化？你覺得這個游戲還能改進嗎？學習的目的從來就不僅僅是完成某一個問題，學生要學會利用知識的遷移去解決類似的問題，不斷通過實踐來開拓創新，拓展學習的深度與廣度。創新意識不會憑空產生，首先它需要有一個依托，作為起點進行發散，其次它需要長期的培養，當Scratch體現出這一方面優勢時，教師需要做的就是搭建平臺，使創新意識的培養過程更合理，更有連續性，層層遞進，逐步培養學生的計算思維。

教育的目的不是單純地學會知識，而是學會一種思維方式。學會計算思維，拉近編程與生活，讓學生感受到其中的智慧，享受到其中的愉悅，在不知不覺中打破空間的藩籬，噴涌出智慧的火光，最終運用計算思維能力去解決一個又一個的實際問題。

［參考文獻］

［1］侯慧玲，王新龍，李學斌.高中信息技術課程教學中計算思維的培養[J].長治學院學報，2011，28（05）.

［2］謝忠新，曹楊璐.中小學信息技術學科學生計算思維培養的策略與方法[J].中國電化教育，2015（11）.

［3］黃正芳.計算思維在小學編程創想中的滲透[J].小學教學研究，2020（08）.