小學(xué)Scratch教學(xué)中計算思維的養(yǎng)成策略

戴凡凡

計算思維與人們的工作、生活密切相關(guān)，是一種靈活運用工具與方法求解問題的思維方式，在信息時代背景下對促進學(xué)生的終身發(fā)展具有不可替代的作用。強化對學(xué)生計算思維能力的培養(yǎng)，是信息技術(shù)教學(xué)的重點內(nèi)容。教育行政管理部門和教育院校針對如何強化和培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力作出可行措施，即學(xué)校開設(shè)專門的課程來強化學(xué)生解決問題的綜合能力。Scratch教學(xué)符合學(xué)生的年齡特征，基礎(chǔ)的計算機知識符合學(xué)生的發(fā)展，在一定程度上對學(xué)生的計算思維能力的發(fā)展有促進作用，還能夠促進學(xué)生科學(xué)化思維的養(yǎng)成。

基于此，本文簡要分析了計算思維的研究現(xiàn)狀，并以蘇教版小學(xué)信息技術(shù)五年級《畫正多邊形》為例，進行了Scratch畫圖教學(xué)中計算思維能力培養(yǎng)的探索和實踐，探究了基于Scratch教學(xué)形勢下小學(xué)生計算思維能力的養(yǎng)成策略。

計算思維的研究現(xiàn)狀

計算思維不只是應(yīng)用于計算機技術(shù)中的思維模式，還可以運用到任何學(xué)科、領(lǐng)域。計算機的更新?lián)Q代極大地促進了這種思維的發(fā)展，并且在計算機科學(xué)和工程研究中獲得廣泛認(rèn)可，因此習(xí)慣性地稱之為計算思維。計算思維已經(jīng)逐漸變?yōu)楝F(xiàn)代社會的人類需要具備的一項基本素質(zhì)和基本能力，而針對小學(xué)階段的學(xué)生而言，信息技術(shù)課程的實施開展則是培養(yǎng)其計算思維的重要途徑。計算思維能力的培養(yǎng)對學(xué)生的成長起著指引作用，課堂教學(xué)逐漸由技術(shù)能力的加強變?yōu)榇龠M學(xué)生的思維能力提升，使學(xué)生在思維能力方面得到鍛煉，賦予了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間和無窮的想象力、創(chuàng)造力，有效推動了學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提升。但目前國內(nèi)的計算思維仍存在諸多問題，在計算思維領(lǐng)域的研究仍以理論研究為主，忽視了實踐活動。

近年來，我國許多學(xué)者逐漸開始意識到計算思維對于學(xué)生能力培養(yǎng)的重要性，并給予更深入研究。計算思維在使用過程中形成了一系列思維模式，主要表現(xiàn)在四個方面。第一是模型化。在處理信息活動過程中，通過分析信息來源，建立一個比較明確的數(shù)據(jù)整理系統(tǒng)。第二是自動化。在信息技術(shù)研究中，自動形成了解決問題的方法。第三是系統(tǒng)化。計算思維創(chuàng)建完整的系統(tǒng)解決方案，從而對問題進行自動決策。第四是形式化。計算思維對于問題的處理方式可以使用計算機，能夠?qū)栴}進行更抽象的分析，以便找到解決問題的核心要素。由于如今社會科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對于處在小學(xué)階段的學(xué)生來說傳統(tǒng)的課程設(shè)定已經(jīng)不夠滿足其知識基礎(chǔ)以及所生活的社會環(huán)境，學(xué)生對科學(xué)知識的需求程度也越來越大，而小學(xué)的Scratch教學(xué)則是為了養(yǎng)成學(xué)生的信息技術(shù)操作能力以及計算思維良好基礎(chǔ)。以上可以看出，小學(xué)階段對于計算思維能力的培養(yǎng)研究甚少，并且存在著諸多問題，對于課堂計算思維能力的培養(yǎng)還有待進一步研究。

計算思維的培養(yǎng)途徑

人類與信息技術(shù)的新關(guān)系的基礎(chǔ)就是計算思維，學(xué)生能否獲得適應(yīng)未來社會等終身發(fā)展能力的關(guān)鍵因素就是計算思維教育。因此，計算思維的培養(yǎng)日益受到人們的重視，而其培養(yǎng)又是一個曲折、長期且復(fù)雜的過程，那實施培養(yǎng)的途徑必然也是廣泛的、多渠道和多樣化的。

多學(xué)科融合，促進計算思維發(fā)展 計算思維的培養(yǎng)不是進行某一學(xué)科的實踐就能一蹴而就的，而是需要將多個學(xué)科進行合理整合。數(shù)學(xué)學(xué)科作為計算學(xué)科，為計算思維的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)；科學(xué)學(xué)科則幫助學(xué)生正確認(rèn)識了世間萬物的內(nèi)外聯(lián)系并且作出了科學(xué)合理的解釋；而語文和英語學(xué)科則加深了學(xué)生對事物、事件的理解和解讀等等，多學(xué)科的合理整合將最大程度地促進計算思維的發(fā)展。

探究與分析，助力計算思維發(fā)展 計算思維的發(fā)展建立在清晰的思路基礎(chǔ)上，這就需要引導(dǎo)學(xué)生用自己的思維方式去探究、去分析，去理清事情發(fā)展的脈絡(luò)并找到解決問題的方法。探究與分析的過程，換而言之，也是學(xué)生知識內(nèi)化與自我構(gòu)建的過程，由于教師只是起著引導(dǎo)的作用，這一過程也只能依靠學(xué)生自主完成。教師可以利用多種方法引導(dǎo)學(xué)生去嘗試多種方法解決問題，以尋求最優(yōu)化方案。

分層教學(xué)，驅(qū)動計算思維發(fā)展 分層教學(xué)模式作為新課程改革背景下，對因材施教教學(xué)原則進行具體體現(xiàn)的一種新型教學(xué)模式，要求教師必須從學(xué)生的實際學(xué)情出發(fā)，進行差別化教學(xué)。由于家庭、學(xué)校、社會和個人因素的差異，同一班級內(nèi)的學(xué)生對于信息技術(shù)的掌握程度和學(xué)習(xí)水平也變得有所差距。一般情況下，大多數(shù)學(xué)生處于中上游水平，能根據(jù)教師引導(dǎo)完成基本學(xué)習(xí)任務(wù)，但也存在一小部分學(xué)生無法完成基本任務(wù)；極少數(shù)學(xué)生因基本任務(wù)難度低而無法滿足其學(xué)習(xí)渴望。因此，在教學(xué)過程中，教師可根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)能力情況來進行層次劃分，針對性地制定教學(xué)策略和學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而更加有效地滿足不同層次學(xué)生的計算思維發(fā)展需求。

合作與分享，鞏固計算思維發(fā)展 在小學(xué)信息技術(shù)的教學(xué)中，由于學(xué)生的認(rèn)知水平和個人慣用思維范式有所不同，嚴(yán)重影響了課堂學(xué)習(xí)效率，阻礙了學(xué)生計算思維的發(fā)展。以小組合作的模式進行小學(xué)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)，不僅能彌補小組成員獨立思考和探索的不足，發(fā)揮合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，還能夠讓學(xué)生掌握好基本的信息技術(shù)基礎(chǔ)知識，對學(xué)生計算機使用能力的提升也有促進作用，從而鞏固計算思維的發(fā)展。

以疑促教，助推計算思維發(fā)展 質(zhì)疑是經(jīng)過較為充分的分析后提出的疑問，思維始于質(zhì)疑，人的思維如果缺少了質(zhì)疑，便會變得比較膚淺和被動。使學(xué)生能夠產(chǎn)生懷疑不僅僅能夠提升整體的教學(xué)效果，還可以挖掘出學(xué)生的創(chuàng)新思維與精神。以疑促教，將更有力地助推學(xué)生計算思維的發(fā)展。

Scratch教學(xué)中小學(xué)生計算思維的養(yǎng)成策略

創(chuàng)設(shè)情境，催生計算思維萌芽 教師可以將以往的教學(xué)案例與課程的教學(xué)目標(biāo)進行一定的結(jié)合，創(chuàng)設(shè)出比較具有針對性的教學(xué)情境，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生進行自主的情境創(chuàng)設(shè)，對于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的加強有促進作用，使他們的注意力變得更加集中，還有助于實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高解決問題的能力。教學(xué)課堂中利用情境的創(chuàng)設(shè)，可以使學(xué)生的思想情感保持高度熱情與集中，還可以幫助學(xué)生更好的養(yǎng)成計算思維與內(nèi)化。例如，在《畫正多邊形》課堂設(shè)計中，課堂導(dǎo)入部分用與教學(xué)相關(guān)的圖形建筑物進行情景導(dǎo)入：“同學(xué)們，看屏幕上的建筑圖片，你們能說出建筑的名字和形狀嗎？”提出問題后向?qū)W生展示水立方、五角大樓等著名建筑物。然后，通過引導(dǎo)正多邊形是各邊相等的圖形，學(xué)習(xí)完本節(jié)課，就能夠使用編程重復(fù)命令很快畫出不同形狀的正多邊形。

任務(wù)驅(qū)動，觸發(fā)計算思維 學(xué)生是Scratch學(xué)習(xí)的核心，如何能夠觸發(fā)學(xué)生在Scratch學(xué)習(xí)中的計算思維，則需要教師以生為本，對于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間要保證充足，保證其擁有自主創(chuàng)造的空間。教師可以使用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式對學(xué)生的思考探究能力進行引導(dǎo)，自主學(xué)習(xí)空間的大小可以直接影響學(xué)生各項學(xué)習(xí)潛能的提高。任務(wù)驅(qū)動，允許學(xué)生犯錯誤，鼓勵學(xué)生自己調(diào)節(jié)錯誤。例如，在《畫正多邊形》的課程教授中，教學(xué)目標(biāo)是需要學(xué)生對Scratch的“畫筆”模塊的功能有一個初步的認(rèn)知，還可以使用這種功能畫出正多邊形。教師可以在教學(xué)的過程中鼓勵學(xué)生由簡到易去嘗試進行圖形的分解。根據(jù)以上基礎(chǔ)內(nèi)容則需要教師進行兩個教學(xué)任務(wù)的設(shè)置：任務(wù)一畫出直線；任務(wù)二畫出正四邊形。第一個教學(xué)任務(wù)的完成過程中，由于操作性過于簡單，沒有過于復(fù)雜的步驟，所以大部分的學(xué)生可以很好地完成。第二個任務(wù)的進行過程中則遇到了問題，并且涉及學(xué)習(xí)Scratch過程中的計算思維。教師可以對學(xué)生進行一些指導(dǎo)，將已經(jīng)掌握的知識點進行結(jié)合，并且鼓勵其嘗試自行調(diào)試。任務(wù)驅(qū)動的設(shè)置，可以使學(xué)生能夠?qū)Νh(huán)狀的循環(huán)結(jié)構(gòu)有了更深刻的了解，對于他們后期的編程學(xué)習(xí)也可以打下基礎(chǔ)。任務(wù)驅(qū)動是學(xué)生自主學(xué)習(xí)信息技術(shù)的源動力。這種教學(xué)模式可以使學(xué)生的主體位置變得更加凸顯，對于學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性也有很好的調(diào)動作用，對于學(xué)習(xí)的創(chuàng)造思維進行了更好的開發(fā)。

建構(gòu)模型，培養(yǎng)約簡思維 計算思維是幫助學(xué)生對問題進行有效整合和解決。教師在信息教學(xué)過程中，第一步要做的是需要確立問題，根據(jù)實際情況進行模式構(gòu)建。第二步，思考問題。對問題進行模型建構(gòu)，從而轉(zhuǎn)化為計算機所能處理的簡單模型。這是一個從具體到抽象的過程，這就要求，教師要結(jié)合學(xué)生的實際情況以及心理發(fā)展特點，制定出符合學(xué)生學(xué)情的問題模型。例如，引導(dǎo)學(xué)生畫正六邊形時，教師可以分步引導(dǎo)學(xué)生進行模型構(gòu)建：第一，先思考正六邊形六條邊都相等，然后每個角度是多少？第二，需要重復(fù)畫出六條相等的邊進行拼湊，還是可以通過一個編程命令就可以畫出正六邊形，如果可以，是什么命令？這樣一來，將教學(xué)任務(wù)進行分解可以引導(dǎo)學(xué)生先思考并在腦海中建立起模型，這是學(xué)生養(yǎng)成計算思維能力的基礎(chǔ)，可以促進其思維的清理，對學(xué)生約簡思維的培養(yǎng)也有好處。

分組探索，培養(yǎng)抽象思維 而抽象思維是計算機思維中的一項內(nèi)容，其最重要的是抓住關(guān)鍵點進行推理和判斷，從而加深對現(xiàn)實世界的認(rèn)識。在Scratch教學(xué)過程中，教師應(yīng)該避免知識點的講解過于枯燥，程序開發(fā)的過程需要教師的正確引導(dǎo)，促進學(xué)生的自主研究習(xí)慣的養(yǎng)成。例如，在教授《畫正多邊形》時，教師將學(xué)生分成四個不同的小組，每組完成不同的探索任務(wù)：1組畫正方形；2組畫正五邊形；3組畫正六邊形；4組畫正八邊形。各小組進行嘗試并展示畫出的圖形。本環(huán)節(jié)中學(xué)生根據(jù)需要對畫正三角形的程序進行自主思考、自主探索和抽象，同時結(jié)合正方形的特征，嘗試畫出正方形。鼓勵學(xué)生進行大膽的嘗試，這樣一來既增強了他們的抽象思維，還能夠?qū)W(xué)生解決問題的能力以及小組合作能力的提高起到促進作用。

拓展延伸，培養(yǎng)評價思維 通過合理有效的課堂導(dǎo)入與課堂實踐，教師與學(xué)生能夠有效完成各個學(xué)習(xí)任務(wù)，對所學(xué)知識具備一定把握。此時需要通過總結(jié)評價對教學(xué)中存在的問題進行分析和評價，實現(xiàn)對學(xué)生評價與概括思維能力的有效鍛煉，有效培養(yǎng)學(xué)生計算思維。在進行交流互動的階段，學(xué)生可以充分地展示自己的作品，分享自己作品過程中的創(chuàng)意點，還可以對同學(xué)的作品創(chuàng)意做一個借鑒，吸取他們的建議，總結(jié)出自己作品的不足之處，并且能夠找到需要改進的方向；教師要將評價的內(nèi)容變得豐富多元化，要完善評價方法的過程性，還需要組織多樣化的交流探討活動，鼓勵學(xué)生進行交流與分享，總結(jié)經(jīng)驗與不足。還可以融入答辯等方法進行交流。最后教師還應(yīng)進行拓展延伸，鼓勵學(xué)生大膽嘗試，充分發(fā)揮創(chuàng)新思維，創(chuàng)作出更多的作品來實現(xiàn)學(xué)生水平的進一步提升。這一系列過程既能幫助教師把控教學(xué)反饋，又能培養(yǎng)學(xué)生的評價思維。例如，在《畫正多邊形》一課，教師出示Scratch動態(tài)演示復(fù)雜圖案，分析循環(huán)嵌套的用法，引導(dǎo)學(xué)生自由創(chuàng)作，學(xué)生利用多層循環(huán)自主創(chuàng)意，畫出復(fù)雜、精妙的圖形，完成后在班級內(nèi)挑出優(yōu)秀作品展示，并對作品進行自評與他評。在課堂教學(xué)最后階段的總結(jié)評價和拓展延伸，促使學(xué)生充分發(fā)揮想象，從而實現(xiàn)學(xué)生思維的培養(yǎng)。

展示引領(lǐng)，強化計算思維 教師通過展示優(yōu)秀作品，能夠增強學(xué)生的感官形成與認(rèn)知，同時調(diào)動起學(xué)生對于科目教學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。鑒于時間和學(xué)生水平問題，教師無須重點講解程序腳本，而是起著拋磚引玉的作用，讓學(xué)有余力的學(xué)生進行課后探索和鉆研，自主地探討和總結(jié)。通過展示引領(lǐng)，既因材施教，滿足高水平學(xué)生的需求，又能在拋磚引玉引領(lǐng)過程中，強化學(xué)生的計算思維。

積極開展基于項目式的Scratch畫圖教學(xué) 項目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)即提出問題、分析問題、設(shè)計方案、解決問題和評價，與計算思維的五個要素即算法思維、分解、抽象、概括和評價，契合度相當(dāng)高。教師可結(jié)合生活實際，將Scratch畫圖教學(xué)內(nèi)容與多學(xué)科進行融合，給學(xué)生的項目式學(xué)習(xí)提供可行性條件?？衫糜行缘膯栴}激發(fā)學(xué)生思考問題的欲望；創(chuàng)設(shè)真實的情境引導(dǎo)學(xué)生不斷探索；依托項目設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生利用小組合作，進行項目分析、設(shè)計和項目實施，并通過撰寫項目報告對整個學(xué)習(xí)過程進行評價和反思。

總而言之，計算機思維在編程活動中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對于小學(xué)編程課堂教學(xué)，小學(xué)編程老師應(yīng)該以計算機思維為核心，將其順利地融入日常教學(xué)，對于自己的教學(xué)模式與策略進行不斷的創(chuàng)新與完善，使學(xué)生保持對學(xué)習(xí)編程的興趣與渴望，有利于學(xué)生在整個自主的學(xué)習(xí)過程與交流探討的過程中，提高挖掘他們的創(chuàng)造性，來促進思維的發(fā)展，使“計算思維”能夠良好地融入編程實例教學(xué)。同時，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)能力情況設(shè)定針對性的問題，并以圖形的方式表現(xiàn)程序，加強學(xué)生對知識的理解，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；教師需要在教學(xué)前期環(huán)節(jié)做到充分利用教學(xué)媒體做好知識教學(xué)，體現(xiàn)出Scratch教學(xué)的實踐性，使學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中養(yǎng)成良好的計算思維能力。