Scratch編程教學(xué)培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的方法探究

劉莉

【摘 要】計算思維作為小學(xué)信息技術(shù)課程的核心素養(yǎng)之一，也是學(xué)生成長所要掌握的能力，因此加強(qiáng)計算思維的培養(yǎng)，對小學(xué)信息技術(shù)教師而言意義重大。本文概述計算思維的基本內(nèi)涵、小學(xué)Scratch編程教學(xué)的現(xiàn)狀，提出小學(xué)Scratch編程教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的三個方法：建立模型，培養(yǎng)學(xué)生簡約思維能力;降低難度，培養(yǎng)學(xué)生轉(zhuǎn)化思維能力;糾錯改正，培養(yǎng)學(xué)生啟迪思維能力。

【關(guān)鍵詞】計算思維;小學(xué)信息技術(shù);Scratch編程;教學(xué)方法

【中圖分類號】G434 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）05-056-03

計算思維也被稱作“算法思維”，具體指利用計算機(jī)科學(xué)的基本理論概念，展開問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等涉及計算機(jī)科學(xué)深度的一系列思維活動。2008年，專家對其定義進(jìn)行進(jìn)一步界定，即計算思維具有概念化特征，不能限定在計算機(jī)學(xué)習(xí)與編程語言研發(fā)之中;計算思維屬于一個合理思考辯證邏輯的過程，并非是機(jī)械定勢反復(fù)操作行為;計算思維是人類大腦思維模式，不是常規(guī)的計算機(jī)運(yùn)作方式。編程教學(xué)作為計算思維培養(yǎng)的主要路徑，在小學(xué)階段，教師利用Scratch編程工具展開教學(xué)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，促進(jìn)學(xué)生計算思維的發(fā)展。

小學(xué)Scratch編程教學(xué)現(xiàn)狀

在小學(xué)Scratch編程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，需要夯實(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，隨后在知識探究中，展開思考、建模與實(shí)踐，最終踐行創(chuàng)新思維。簡單來講，學(xué)生運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)手段，形成一定的計算理解，采取有效方式，找尋有效的問題解決方法，在此期間所形成的思維活動，就是計算思維。

如今，在小學(xué)Scratch編程教學(xué)指導(dǎo)中，仍存在“教師講，學(xué)生模仿”的實(shí)際現(xiàn)象。學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感、學(xué)習(xí)成就感不足，缺少自主探究的機(jī)會，難以感受到Scratch編程學(xué)習(xí)的樂趣。學(xué)生無法掌握可行的Scratch編程學(xué)習(xí)方法，就會限制學(xué)生計算思維的發(fā)展。為此，小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科教師需根據(jù)學(xué)生的興趣愛好、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，改變固有的教學(xué)方式，為學(xué)生提供獨(dú)立思考、合作學(xué)習(xí)的機(jī)會，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

小學(xué)Scratch編程教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生計算思維的有效方法

1.建立模型，培養(yǎng)學(xué)生簡約思維能力

計算思維培養(yǎng)的目的是提高學(xué)生問題解決能力，而問題解決的關(guān)鍵之一是明確問題。在小學(xué)Scratch編程教學(xué)中，抽象性特點(diǎn)顯著，教師需要重視簡約思維的培養(yǎng)，把容易理解的生活場景與學(xué)科知識相互融合，通過分析與實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生建立簡單的問題模型，為培養(yǎng)學(xué)生計算思維奠定良好基礎(chǔ)。教師在Scratch編程教學(xué)中，可根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、接受能力，把Scratch編程的學(xué)習(xí)與學(xué)生實(shí)際生活相互結(jié)合。

例如，為了培養(yǎng)學(xué)生的簡約思維，促進(jìn)學(xué)生計算思維發(fā)展，教師在Scratch編程教學(xué)中，可以為學(xué)生精心創(chuàng)設(shè)“趣味賽道小車”的教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生觀看世界級別的四驅(qū)車比賽視頻片段，牢牢吸引學(xué)生的目光，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性。教師根據(jù)學(xué)生玩過四驅(qū)車的親身經(jīng)歷，向?qū)W生提出“四驅(qū)車在行駛中是前輪發(fā)力還是后輪發(fā)力？”“四驅(qū)車如果改成二驅(qū)車，在行駛中會有哪些變化？”“如何使賽車不偏離軌道行駛？”“影響賽車在賽道中行進(jìn)的因素有哪些？”“在編程中如何實(shí)現(xiàn)賽車到達(dá)目的地的檢測呢？”等問題，激發(fā)學(xué)生的表達(dá)欲望，使學(xué)生進(jìn)一步了解編程對象運(yùn)動特點(diǎn)，幫助學(xué)生掃清思維障礙。師生共同討論總結(jié)小車智能化運(yùn)作問題的解決方法（表1），讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)任務(wù)，從而認(rèn)識到本節(jié)課不單單是學(xué)習(xí)Scratch編程設(shè)計，還要參與到社會熱點(diǎn)話題討論之中，即智能化汽車設(shè)計研究。

在進(jìn)行編程課程設(shè)計的過程中，教師可以使用STEM86平臺中的內(nèi)容，如“計算機(jī)初級思維”課件，利用課件中的應(yīng)用題、數(shù)字、幾何以及計算機(jī)知識，幫助學(xué)生掌握簡單應(yīng)用題的解題思路，加深學(xué)生對數(shù)學(xué)的理解，初步了解計算與幾何的定義和簡單題目的解答，通過由易到難的知識模塊，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生思維的有效培養(yǎng)。在分析動作效果時，教師要重視學(xué)生自然語言描繪的規(guī)范練習(xí)，加深學(xué)生對循環(huán)控制結(jié)構(gòu)、選擇控制結(jié)構(gòu)、順序控制結(jié)構(gòu)等不同算法的了解。通過學(xué)習(xí)任務(wù)單（圖1），學(xué)生的學(xué)習(xí)思維更加清晰，所要完成的每個操作步驟也十分有條理，簡約思維也獲得良好提升。

圖1 ?學(xué)習(xí)任務(wù)單

2.降低難度，培養(yǎng)學(xué)生轉(zhuǎn)化思維能力

計算思維的實(shí)質(zhì)就是抽象化與自動化。只有當(dāng)學(xué)生了解“做什么”后，才能使計算機(jī)知道“如何做”。教師可以利用聚焦指令、角色帶入等方式，把難懂的問題逐一解決，才能使其轉(zhuǎn)變成可利用計算機(jī)解決的方式（圖2），促進(jìn)學(xué)生計算思維的發(fā)展。在小學(xué)Scratch編程教學(xué)中，針對新指令塊的學(xué)習(xí)理解常常是教學(xué)的重難點(diǎn)，設(shè)計活動突破教學(xué)的難點(diǎn)，提高教學(xué)的有效性，非常重要。

圖2 ?問題與指令的轉(zhuǎn)換

如在設(shè)計“趣味賽道小車”一課時，教師可根據(jù)小車在賽道中智能行駛的情況，利用“顏色……碰到顏色……”的指令塊加以判定。教師通過引導(dǎo)學(xué)生觀察賽道背景圖的變化情況，為學(xué)生安排“對封閉賽、賽道外側(cè)背景與內(nèi)側(cè)背景顏色變化情況展開觀察”“判定小車要返回賽道的實(shí)際情況”“找出讓小車判斷此返回賽道的指令塊”等學(xué)習(xí)任務(wù)。如此一來，教師就可逐漸引導(dǎo)學(xué)生抽絲剝繭般把小車所需返回賽道前的判斷轉(zhuǎn)變成左前輪碰撞外側(cè)顏色、右前輪碰撞賽道內(nèi)側(cè)顏色的不同狀態(tài)，同時發(fā)現(xiàn)判斷該程序指令塊為偵測類別中“顏色……碰到顏色……”，即利用聚焦指令，可準(zhǔn)確表達(dá)出轉(zhuǎn)化成抽象的指令塊。學(xué)生的學(xué)習(xí)理解難度進(jìn)一步降低，學(xué)生的轉(zhuǎn)化思維能力、計算思維得到發(fā)展。

3.糾錯改正，培養(yǎng)學(xué)生啟迪思維能力

在小學(xué)Scratch編程教學(xué)指導(dǎo)中，當(dāng)腳本搭建完成后，需對程序運(yùn)作是否與預(yù)期相一致進(jìn)行檢查，故而糾錯改正成為教學(xué)的重點(diǎn)。因Scratch編程系統(tǒng)的特點(diǎn)，學(xué)生常常出現(xiàn)隱蔽性顯著的邏輯錯誤。為此，教師可運(yùn)用“假設(shè)—求證”的啟迪思維訓(xùn)練方式，其中“假設(shè)”主要針對程序調(diào)試期間所觀察的非預(yù)期現(xiàn)象加以啟迪，引導(dǎo)學(xué)生猜想可能形成的問題;而“求證”主要對容易形成問題的要素加以啟迪，讓學(xué)生在排除其他影響的情況下進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試，將相關(guān)懷疑對象一一排除，直到程序調(diào)試達(dá)到預(yù)期效果。

如教師針對“小車沖出賽道”這一錯誤現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生猜測相關(guān)影響因素，并對因素進(jìn)行逐一驗(yàn)證。有的學(xué)生認(rèn)為“小車沖出賽道是由于車速過快導(dǎo)致的”，還有的學(xué)生認(rèn)為“小車沖出賽道與旋轉(zhuǎn)方向錯誤有關(guān)”。為此，教師在分析“車速過快”這一影響因素時，要求學(xué)生把“移動10步”指令塊參數(shù)逐步下調(diào)直至“移動1步”，讓小車在賽道中的速度逐漸變慢，從而驗(yàn)證車速與小車沖出賽道是否有關(guān)。

為實(shí)現(xiàn)對學(xué)生思維的全面把控，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生思維的啟迪，教師可以利用STEM86平臺將教學(xué)課件提供給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主假設(shè)學(xué)習(xí)，并利用平臺的作品提交功能，鼓勵學(xué)生將自己的編程作品提交。教師在批閱學(xué)生作品之后能夠更好地發(fā)現(xiàn)學(xué)生思維中存在的錯誤，并及時糾正，最終達(dá)到良好的教學(xué)效果。

教師在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，使學(xué)生具備計算思維、創(chuàng)造性思維能力與知識運(yùn)用能力，從而加深學(xué)生對學(xué)科知識的理解，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。教師還需要做好教材課本的深入研究工作，并更新固有的教學(xué)理念，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、接受能力，選取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使學(xué)生在趣味的Scratch編程教學(xué)中，提高創(chuàng)造性思維能力、問題解決能力，促進(jìn)學(xué)生計算思維的發(fā)展。

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