小學生計算思維與Scratch實踐研究

林坤炳

摘 要：計算思維是小學學段信息技術(shù)學科的核心素養(yǎng)之一，面對素質(zhì)教育的發(fā)展，小學信息技術(shù)教師也將教學的重點放在了培養(yǎng)學生計算思維上。面對小學信息技術(shù)教育新要求，Scratch軟件逐漸被廣泛應用于學科教學課堂，并深受重視。該軟件符合小學生的學習思維發(fā)展規(guī)律，對學生計算思維培養(yǎng)有著獨特作用。將深入探析小學信息技術(shù)教學課堂上應用Scratch軟件培養(yǎng)學生計算思維的有效對策，以優(yōu)化教學課堂，實現(xiàn)教學創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：小學生;計算思維;Scratch;實踐應用

Scratch是一款面向青少年兒童開發(fā)設計的編程軟件，積木式是它的鮮明特點。該軟件的應用十分簡便，甚至在一些應用過程中可以脫離鍵盤實現(xiàn)程序的組建，對學生的計算思維、創(chuàng)新能力都有著獨特作用。將Scratch軟件引入信息技術(shù)教學課堂，不僅能夠豐富信息技術(shù)教學課堂，也能夠?qū)崿F(xiàn)對學生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文筆者也將結(jié)合教學實踐，探析在Scratch教學實踐中如何實現(xiàn)學生計算思維的有效培養(yǎng)。

一、計算思維的內(nèi)涵及特征

教育家周以真在2006年提出了計算思維這一概念，她將該概念界定為運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學廣度的一系列的思維活動。也就是說運用計算機邏輯來解決相關(guān)問題的思維，通過將問題分解，進行深度分析和細致步驟構(gòu)思來解決問題，進而建構(gòu)模型。

計算思維具有明顯的特征，首先表現(xiàn)在算法思想上，要求在解決問題的過程中實現(xiàn)自動化。其次表現(xiàn)在邏輯性和分析性上，強調(diào)在運用科學的方式解決問題的同時有效組合步驟，進行資源整理。最后表現(xiàn)在思路優(yōu)化上。這是學生再進行計算機學習時的必備思維，也是學生的計算素養(yǎng)之一。

二、Scratch教學中計算思維的表現(xiàn)

之所以強調(diào)要在Scratch軟件中培養(yǎng)學生的計算思維，是因為Scratch軟件在運轉(zhuǎn)過程中全方位地表現(xiàn)了計算思維。

在Scratch學習過程中，計算思維表現(xiàn)在利用算法解決問題的自動化上。它與傳統(tǒng)的計算機編程語言截然不同，改變了單純的“敲擊”代碼的形式，而是通過拖曳定義號的程序模塊在“化繁為簡”中做成可視化的指令塊來實現(xiàn)編程。該編程過程不僅具有自動演示性，還具有直觀性，符合小學生的思維發(fā)展特點。

同時在Scratch學習過程中，計算思維也體現(xiàn)在邏輯的組織和分析數(shù)據(jù)上。Scratch利用模型以及抽象模擬的方式來表示不同數(shù)據(jù)，并且在此基礎上進行程序的編寫。它能夠在可視化的基礎上將抽象的問題轉(zhuǎn)換為具體的程序內(nèi)容，具有直觀性，且能夠在分解、分析、解決問題中實現(xiàn)計算思維的延伸發(fā)展。

三、Scratch教學中學生計算思維培養(yǎng)的具體策略

基于上述所說Scratch教學在實踐開展中處處與計算思維的培養(yǎng)緊密銜接，因此教師才更要在教學實踐中利用Scratch軟件實現(xiàn)對學生計算思維的有效培養(yǎng)。

1.通過Scratch教學培養(yǎng)學生計算思維學習與設計自動化

Scratch軟件與傳統(tǒng)編程軟件有所不同，它的內(nèi)部已經(jīng)具備相對完備的程序模塊，學生在進行軟件編程的過程中只需要對程序模塊進行堆疊，就可以完成程序的編寫。在模塊堆疊的過程中學生的記憶難度降低、操作便利性提升，編程游戲變成了積木游戲。教師可借助Scratch軟件這一特征，對學生的學習與設計自動化計算思維進行培養(yǎng)。

如在開展“角色的控制與停止指令”時，教師可先安排學生進行角色扮演，在此基礎上要求學生進行模仿命令功能活動。通過軟件情境的體驗，學生能夠了解相關(guān)的指令動作，同時能夠在了解的基礎上進行編寫流程的推進，從而實現(xiàn)教學任務的完成。

2.通過Scratch教學培養(yǎng)學生計算思維的任務分析和設計

為讓學生能夠在應用Scratch軟件的過程中有效地分析問題，并且設計相應的程序指令來解決問題，教師就必須在教學過程中將教學關(guān)注點放在對Scratch軟件中的運算符講解上，Scratch軟件中擁有眾多的數(shù)據(jù)概念，不同的數(shù)據(jù)概念有著不同的鏈表和變量意義。通過引導學生進行數(shù)據(jù)概念的深入分析，引入相關(guān)的教學內(nèi)容，能夠有效提高學生的計算思維。

3.通過Scratch教學培養(yǎng)學生計算思維的程序最優(yōu)化處理

在程序編寫的過程中我們能夠明顯感覺到程序的編寫絕不是一種邊寫方式，為發(fā)展學生的計算思維，培養(yǎng)學生的思維創(chuàng)新性。教師必須給予學生足夠的學習空間和學習支持，鼓勵學生進行程序的最優(yōu)化探索，引導學生發(fā)散思維從不同的角度解決問題。為讓學生能夠找到程序的最優(yōu)化處理方式，教師可以通過布置微課或小組合作的方式讓學生進行獨立思考和合作交流。

如在學習“跨越障礙欄”相關(guān)內(nèi)容時，教師可以為學生準備障礙迷宮，要求學生找到最優(yōu)路徑避開障礙的同時保證最快的速度。該任務活動具有兩項任務要求，需要學生在設計程序的過程中滿足兩種目標的最優(yōu)化設計。學生通過合作交流可以選取多種方案試驗不同路徑并且進行時間測算，不僅能夠在Scratch軟件應用過程中實現(xiàn)程序的最優(yōu)化處理，也能夠提高自身的計算思維。

四、結(jié)束語

小學階段的學生極具想象力與創(chuàng)造力，Scratch軟件的出現(xiàn)恰好實現(xiàn)了學生能力的延伸與發(fā)展，對學生的計算思維發(fā)展有著積極的促進作用。教師必須充分認識Scratch軟件的教育價值，在實踐、應用、創(chuàng)作中提高教學效率，實現(xiàn)學生計算思維能力的有效培養(yǎng)。

參考文獻：

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編輯 段麗君