陳桂華

摘? 要 分析小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)存在的問題，論述Scratch軟件的優(yōu)勢，結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出在Scratch教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的策略，以期為一線教學(xué)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 計(jì)算思維;Scratch;程序設(shè)計(jì);信息技術(shù);微課;任務(wù)驅(qū)動法

中圖分類號：G623.58? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）09-0081-02

1 前言

2006年，美國周以真教授提出計(jì)算思維的概念（Compu-

tational Thinking）。周以真教授認(rèn)為：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)之廣度的一系列思維活動[1]。計(jì)算思維是人的思維，是人求解問題的一條途徑，是人們思考如何利用計(jì)算機(jī)來解決問題時所采用的方法和所選擇的過程[2]。

程序設(shè)計(jì)是理解計(jì)算思維的主要途徑，計(jì)算思維體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)課程的內(nèi)在價值。Scratch軟件在培養(yǎng)計(jì)算思維方面有著自己的優(yōu)勢。筆者結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在Scratch教學(xué)中通過“提出問題—分析問題—解決問題”來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

2 小學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)存在的問題

大多數(shù)信息技術(shù)教師在教學(xué)中傳授的內(nèi)容是常見的工具軟件，比如Word、繪圖軟件、Flash軟件等，這些教學(xué)內(nèi)容大多是了解和熟悉工具軟件的基本操作和應(yīng)用，不適合用來培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。除此之外，教材內(nèi)容相對枯燥無趣，教學(xué)內(nèi)容缺乏吸引力。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃厚，不喜歡上信息技術(shù)課，導(dǎo)致課堂參與度不高，創(chuàng)新意識薄弱。

而程序設(shè)計(jì)教學(xué)則是以LOGO、C語言等較為復(fù)雜的編程語言作為教學(xué)內(nèi)容，需要對編程語法有較深的認(rèn)識。由于大部分小學(xué)生的信息技術(shù)水平不高，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)編程時對程序結(jié)構(gòu)的理解和吸收存在一定的困難。信息技術(shù)教師也不是專業(yè)的編程人員，其在學(xué)習(xí)LOGO、C語言時也存在或多或少的困難。教師通常以編程語法學(xué)習(xí)為重點(diǎn)，大多數(shù)教師是基于自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對程序語言的認(rèn)識照本宣科地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)教學(xué)[3]。

以上這些問題都不利于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決問題和邏輯思維的能力。隨著中小學(xué)信息技術(shù)核心素養(yǎng)的提出，如何在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中有效培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，成為信息技術(shù)教師亟待解決的課題。

3 Scratch軟件的優(yōu)勢

Scratch是一種可視化編程語言，充分體現(xiàn)了算法思維，它的界面和功能使編程對學(xué)習(xí)者來說更有吸引力而且易學(xué)。它不需要復(fù)雜的編程語言，畫面直觀生動，只需要像樂高積木那樣拖動程序塊進(jìn)行拼搭與組合。同時具備多媒體導(dǎo)入功能，學(xué)生自然會被吸引其中，大大激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過激發(fā)自己的想象力，輕松設(shè)計(jì)自己的創(chuàng)意作品。小學(xué)生的思維中感性經(jīng)驗(yàn)占絕大部分，Scratch軟件編程方式為圖形化，為學(xué)生思維從具體到抽象提供了便利。因此，它非常適合小學(xué)階段學(xué)習(xí)使用，學(xué)生容易上手，創(chuàng)作方便，為培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維提供空間與途徑。

Scratch軟件是一款兒童編程軟件，是一款面向?qū)ο蟮能浖瑢處煹膶I(yè)水平要求并不是很高，教師上手快。Scratch軟件有利于培養(yǎng)學(xué)生解決問題和邏輯思維的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

4 在Scratch教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生的計(jì)算思維

計(jì)算思維是學(xué)生需掌握的基本技能之一。如今，研究者意識到每個學(xué)生不僅要掌握閱讀、寫作和算術(shù)（Reading， Writing， and Arithmetic，3R），還要掌握一種技能，那就是用計(jì)算思維去解決問題[4]。在信息技術(shù)學(xué)科改革的大背景下，計(jì)算思維作為中小學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)要素之一，教師應(yīng)該如何培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維呢？答案不僅只是通過一個圖形化的編程工具，教師要吃透Scratch軟件，提高信息技術(shù)素養(yǎng)，不斷創(chuàng)新課堂教學(xué)方式，在小學(xué)課堂中發(fā)揮主導(dǎo)作用，努力為學(xué)生搭建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考? 在教學(xué)中為何提倡創(chuàng)設(shè)一個情境呢？因?yàn)閯?chuàng)設(shè)情境有利于學(xué)生將具體問題轉(zhuǎn)化為抽象問題，激發(fā)學(xué)生的探索欲望，真實(shí)情境更有利于學(xué)生構(gòu)建框架。教師需在教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶砑踊蛘咝薷?，結(jié)合對學(xué)生的了解情況和對教學(xué)內(nèi)容的理解，創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的情境，在教學(xué)情境中讓學(xué)生自己主動提出問題，引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行思考，有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

例如，筆者執(zhí)教“造型的切換和重復(fù)執(zhí)行指令”這一課時，首先創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，出示日常生活中比較火的小黃鴨跳舞的表情包。表情包是如何制作的？學(xué)生對此非常感興趣。這時，筆者提出問題：對于小黃鴨跳舞的這一動畫效果，你想知道什么？你可以提出什么問題呢？

學(xué)生1回答：我想知道小黃鴨是怎樣運(yùn)動的？

學(xué)生2回答：這個小黃鴨是不斷在重復(fù)動作，這一重復(fù)是用什么指令呢？

……

在觀察、主動提出問題這一過程中，學(xué)生的思維是活躍的，由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)。問題一個一個地提出，有利于學(xué)生從具體的情境轉(zhuǎn)化為抽象的問題，從而提高學(xué)生的思維能力。

分析問題，程序設(shè)計(jì)，啟發(fā)學(xué)生的計(jì)算思維? 分析問題前，需要把一個看起來困難的問題分解成一個一個小問題，這是計(jì)算思維中分解的概念。教師要做的是引導(dǎo)學(xué)生分析這些小問題，理清編程的思路，對重難點(diǎn)進(jìn)行突破，并找到解決問題的關(guān)鍵語句和指令。

1）角色和造型之間的關(guān)系是怎樣的？學(xué)生1回答：那需要好多個小黃鴨，它們的舞姿各不相同。學(xué)生2回答：這個動畫一直不斷地重復(fù)跳舞的幾個動作，實(shí)際上只有一個角色。當(dāng)學(xué)生的回答越來越接近答案時，教師進(jìn)一步讓學(xué)生理解在動畫中角色只有一個，動作不同是由于造型的設(shè)計(jì)不同，造型可以有無數(shù)個。教師可請一位學(xué)生上臺模擬小黃鴨跳舞的動作，學(xué)生通過真實(shí)的情境很快就理解了小黃鴨這一角色只有一個，動作不同則是它的造型設(shè)計(jì)不同，學(xué)生看到的動畫是不斷重復(fù)切換的造型。

2）如何設(shè)置角色的造型切換？小黃鴨跳舞的造型非常多，如何將造型導(dǎo)入？在切換造型的過程中，需要用到什么指令？造型的切換需不需要停留一段時間？需要添加什么指令呢？這時，教師引出造型切換的指令這一新授知識，并讓學(xué)生理解“切換到造型.....”這一指令也可以用“下一個造型”這一指令代替，引導(dǎo)學(xué)生思考兩個指令的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，哪個程序指令更為優(yōu)化？在問題分析中，學(xué)生通過不同的算法來解決造型切換的問題，所呈現(xiàn)出來的腳本設(shè)計(jì)會不同，效果也會有所不同。這樣，在問題分析以及思考的過程中體現(xiàn)了算法。

3）如何控制小黃鴨的跳舞圈數(shù)呢？一個旋轉(zhuǎn)模塊只能旋轉(zhuǎn)一定的角度，那么如何控制小黃鴨跳舞的圈數(shù)呢？這時，教師引出循環(huán)結(jié)構(gòu)，通過重復(fù)執(zhí)行指令語句，可以將旋轉(zhuǎn)的次數(shù)和角度重復(fù)多次。最后，教師和學(xué)生通過分析，運(yùn)用思維導(dǎo)圖的形式將動畫如何實(shí)現(xiàn)的過程展示出來，無疑是幫助學(xué)生更好地從抽象轉(zhuǎn)為具體的學(xué)習(xí)過程，同時啟發(fā)學(xué)生的計(jì)算思維，達(dá)到訓(xùn)練計(jì)算思維的目的。

解決問題，分析典型錯誤，運(yùn)用計(jì)算思維再創(chuàng)造? 在教師設(shè)定的多個任務(wù)的引導(dǎo)下，學(xué)生能自主地解決實(shí)際問題。實(shí)現(xiàn)這一過程，除了采用任務(wù)驅(qū)動法進(jìn)行教學(xué)外，還應(yīng)當(dāng)發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，借助微課視頻，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。如在“造型的切換和重復(fù)執(zhí)行”這一課中，筆者事先準(zhǔn)備了相關(guān)的微課資源以及學(xué)習(xí)資料包，為學(xué)生提供多樣化的學(xué)習(xí)方式。通過設(shè)計(jì)腳本，在解決問題的過程中有效提高學(xué)生的計(jì)算思維。

另外，在這一過程中，學(xué)生可能會遇到無法調(diào)試成功的問題。比如有的學(xué)生在設(shè)置小黃鴨的造型時，沒有將每個造型設(shè)置為造型的中心點(diǎn)，導(dǎo)致角色在跳舞的過程中出現(xiàn)閃跳或者卡頓。當(dāng)筆者發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生都出現(xiàn)這個問題時，及時對這個典型的錯誤進(jìn)行講解，讓其他學(xué)生幫忙找一找程序中出現(xiàn)的錯誤。有個別學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)需要將每個造型設(shè)置為造型的中心點(diǎn)，最終達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)及效果，提高學(xué)生整體糾錯能力。

Scratch教學(xué)的目的在于教會學(xué)生再創(chuàng)造，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的同時，提高學(xué)生的創(chuàng)造力。比如在小黃鴨跳舞這一課中，學(xué)生在掌握了造型的切換之后，在運(yùn)用過程中會有更多的創(chuàng)意和想法，有的學(xué)生會對造型進(jìn)行修改，添加一些新的元素在造型里;有的學(xué)生則給造型添加一些特效，比如馬賽克或者顏色的變化;也有的學(xué)生在切換造型的同時還增加了一些對話情境。

學(xué)生在進(jìn)行作品再創(chuàng)造時，仍然可能會出現(xiàn)調(diào)試失敗、程序錯誤的情況，這時教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考如何解決問題。比如發(fā)現(xiàn)當(dāng)再次點(diǎn)擊開始按鈕時，角色的造型并沒有呈現(xiàn)最開始的靜止造型，教師引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生積極思考。

教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維：你還可以用造型設(shè)計(jì)出什么小動畫呢？積極思考后，有的學(xué)生回答：我之前看過川劇變臉，覺得可以用造型的切換來達(dá)到變臉的效果。有的學(xué)生回答：這讓我想起了孫悟空三打白骨精的片段，利用造型可以設(shè)計(jì)出三打白骨精的效果。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到提升，總結(jié)方法并學(xué)以致用，這無疑也是在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

5 結(jié)語

總之，Scratch編程教學(xué)不應(yīng)該單純地以教學(xué)語法、算法為主。作為一線教師，要與時俱進(jìn)，及時轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，在Scratch教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，幫助學(xué)生分析問題，提高解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]張松.建模與解模：探尋培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的密碼：以小學(xué)Scratch編程課為例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2019（5）：86-88.

[2]王蘇明.看得見的“計(jì)算思維”：以《有趣的概率》一課為例[J].中國信息技術(shù)教育，2018（22）：37-40.

[3]章偉.在小學(xué)Scratch教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維[J].教師教育論壇，2018，31（6）：91.

[4]陳強(qiáng)華.讓“計(jì)算思維”的種子在Scratch教學(xué)中發(fā)芽[J].小學(xué)教學(xué)研究，2019（28）：59-61.